包括制氢组件的燃料电池系统的制作方法

专利名称：包括制氢组件的燃料电池系统的制作方法
包括制氢组件的燃料电池系统相关申请本申请要求2008年8月沈日提出的美国临时专利申请序列号61/092，038 ；2008 年11月3日提出的美国临时专利申请序列号61/110,693 ；以及2009年8月M日提出美 国专利申请序列号12/546，579的优先权。为了所有的目的，上述专利申请的全部公开内容 在此以引用方式并入。公开内容领域本公开内容大体上涉及制氢组件、包括该制氢组件的燃料电池系统、制造氢 气的方法以及给能耗装置供电的方法，并且，更具体地涉及包括传导性的整体式主体 (monolithic body)的制氢组件，该传导性的整体式主体至少界定燃烧器管道和在该整体 式主体内与燃烧器管道成传导性的热交换关系的重整器管道；包括该制氢组件的燃料电池 系统；使用该制氢组件制造氢气的方法；以及使用该制氢组件和燃料电池堆给能耗装置供 电的方法。公开内容背景制氢燃料加工系统或组件包括一系列装置或部件，该装置或部件由一种或多种反 应物或原料制造作为主要反应产物的氢气。燃料加工系统包括带有制氢区域的燃料加工组 件，该燃料加工组件适用于将一种或多种原料转化成产品流，该产品流含有作为大部分组 分的氢气。在操作中，制氢区域通常在高温和高压下操作，并且容纳有适当的催化剂以由传 输至那里的原料至少制造氢气。所制造的氢气可以用于多种应用。一种这样的应用为发电， 例如由电化学燃料电池发电。电化学燃料电池是将燃料和氧化剂转化成电、反应产物和热 量的装置。例如，燃料电池可以将氢气和氧气转化成水和电。在这样的燃料电池中，氢气是 燃料，氧气是氧化剂，而水是反应产物。燃料电池通常结合在一起而形成燃料电池堆。制氢燃料加工组件和系统通常包括一系列相互连接的功能性组件，功能性组件共 同地由一种或多种反应物或原料例如含碳的原料和/或水制造氢气。这些组件包括至少一 个反应器或重整区域，在此氢气由原料的化学反应产生，原料可通过泵或其它合适的原料 传输系统，以一种或多种进料流的形式被传输至重整区域。当原料在环境条件下为液体原 料时，功能性组件可包括蒸发器，或蒸发区域。加热组件例如燃烧器，可以消耗燃料以产生 燃烧排气流，该燃烧排气流可以用来至少加热蒸发区域，例如至少加热至适宜的温度以蒸 发液体原料。当重整区域利用吸热反应如蒸汽重整反应时，燃烧排气流可以用来将重整区 域加热到至少最低的制氢温度。由重整区域产生的重整产品流可以传输至燃料电池堆，并 且可选择地可以首先传输至分离组件，以提高传输至燃料电池堆的流的氢气纯度。通常，燃料加工组件和/或燃料加工系统的部件为分立部件，分立部件包括单独 的罩或壳体，并且通过管路或类似的流体管道、管件以及类似物相互连接。整个燃料加工系 统可以封入系统外罩或系统壳体中，但是单独的部件通常以间隔开的关系定位在壳体内， 且壳体界定单独的部件定位在其中的开放室或腔。这些部件的独立的结构以及用于密封 和相互连接这些部件的流体管道，增加了燃料加工系统的零件数量、潜在的泄露点、组装时 间和制造费用。此外，常规的燃料加工组件的空间分离的定位也增加了燃料加工系统的热量控制需求。这些需求可能因用于至少燃料加工组件的部件的钢合金壳体的常规使用而 加重，所述至少燃料加工组件例如至少其蒸发区域与重整区域或其它制氢区域。由于钢合 金的低导热率，所以经常不得不大量地增加壳体的表面积(例如通过翅片管或板式热交换 器)，或不得不将高传热率强加在这些组件上(例如通过直接的火焰冲击)，这可能分别导 致增加的设计费用或较低的可靠性。公开内容概述根据本公开内容的制氢组件、燃料加工系统和燃料电池系统，设计为有效利用由 制造氢气中的加热源产生的热量。因此，根据本公开内容的制氢组件包括整体式主体，该 整体式主体至少界定重整管道和燃烧器管道，在该重整管道内进料流被催化成重整产品气 流，该重整产品气流含有作为主要组分的氢气，在燃烧器管道内燃料-空气流燃烧。整体式 主体构造成将由燃烧的放热反应产生的热量从燃烧器管道传导至重整器管道，该重整器管 道以相对于燃烧器管道成传导性的热交换关系或位置而定位在整体式主体内。在根据本公 开内容的某些制氢组件中，整体式主体进一步界定蒸发器管道，在该蒸发器管道内进料流 的液体部分在传输至重整器管道之前被蒸发。在这样的实施方式中，整体式主体构造成将 热量从燃烧器管道传导至蒸发器管道。在根据本公开内容的某些制氢组件中，燃烧器管道 沿着整体式主体的中心纵轴延伸，并且重整器管道和蒸发器管道(当存在时)以穿过整体 式主体同轴的模式与燃烧器管道径向分隔开。使用根据本公开内容的制氢组件制造氢气的方法以及使用根据本公开内容的制 氢组件和燃料电池堆给能耗装置供电的方法也被公开。附图简述

图1为与用于给能耗装置供电的可选择的燃料电池堆一起示意性地说明的根据 本公开内容的制氢燃料加工系统的示意图。图2为根据本公开内容的制氢组件的说明性的、非排他的实例的示意图。图3为根据本公开内容的制氢组件的说明性的、非排他的实例的另一个示意图。图4为根据本公开内容的制氢组件的说明性的、非排他的实例的稍微示意分解的 截面图。图5为根据本公开内容的制氢组件的说明性的非排他的实例的示意性截面图。图6为根据本公开内容的制氢组件的另一个说明性的非排他的实例的示意性截 面图。图7为根据本公开内容的制氢组件的另一个说明性的非排他的实例的示意性截 面图。图8为根据本公开内容的制氢组件的另一个说明性的非排他的实例的示意性截 面图。图9为根据本公开内容的制氢组件的说明性的非排他的实例的分解透视图。图10为根据本公开内容的制氢组件的另一个说明性的非排他的实例的透视图。图11为图10的制氢组件的热传递主体的大体上沿图12中的线11-11截取的截面图。图12为图10的制氢组件的热传递主体的大体上沿图10中的线12-12截取的另 一个截面图。
图13为根据本公开内容的制氢组件的热传递主体的另一个说明性的非排他的实 例的大体上沿图14中的线13-13截取的截面图。图14为图13的热传递主体的另一个截面图，截面与图12的截面相类似。图15为根据本公开内容的制氢组件的热传递主体的另一个说明性的非排他的实 例的截面图。图16为根据本公开内容的制氢组件的热传递主体的另一个说明性的非排他的实 例的截面图。图17为与能耗装置一起示意性地说明的根据本公开内容的燃料电池系统的示意 图。公开内容的详沭与最佳樽式根据本公开内容的燃料加工系统在图1中示意性地说明，并且一般地标记为10。 在图1中，燃料加工系统10和可选择的燃料电池堆42—起被示意性地说明，燃料电池堆42 可以用于给能耗装置供电，正如这里所讨论的。燃料加工系统10包括制氢燃料加工组件或 制氢组件12，并且适合于由一种或多种进料流16制造产品氢流14，产品氢流14含有作为 大部分组分的氢气，且在许多实施方式中含有至少基本上纯净的氢气。进料流16可以通过 原料传输系统22从一种或多种源或供给112中被汲取或以其它的方式被接收，并且此后传 输至制氢组件12。因而，以下情况在本公开内容的范围内，即所述一种或多种源或供给可以 是原料传输系统的一部分，或可以是外部的源或供给，原料传输系统与该外部的源或供给 流体连通，以从所述一种或多种源或供给中接收进料流或其组分。虽然下列讨论的进料流中许多是指液态进料流或至少在环境条件下是液态的进 料流，但以下情况在本公开内容的范围内，即进料流16可以是液态进料流(当从合适的源 中被汲取或以其它的方式被接收时)、气态进料流、或包括液态与气态组分的进料流。进料流16包括至少一种含碳原料18，且可以包括水17。合适的液态含碳原料18 的说明性的、非排他的实例，包括至少一种烃或醇，该烃或醇在环境条件例如25°C和Iatm 下为液态。合适的液态烃的说明性的、非排他的实例包括柴油、煤油、汽油、合成的液态燃料 和类似物。合适的液态烃的另外的说明性的实例包括氧化的烃，如丙酮、醋酸、甲酸酯和二 甲基碳酸酯。气态烃的说明性的、非排他的实例包括甲烷、丁烷、丙烷和天然气。合适的醇 的说明性的、非排他的实例包括甲醇、乙醇和多元醇，如乙二醇和丙二醇。虽然单一的进料 流16显示于图1中，但以下情况在公开内容的范围内，即可以使用多于一种的流16，并且这 些流可以包含相同的或不同的原料。当进料流16包含两种或更多种组分时，例如含碳原料 和水，组分可以在相同的或不同的进料流中被传输。根据本公开内容的一方面，原料传输系统22可以适合于从供给或源112中汲取或 以其它的方式接收至少液态含碳原料，并且适合于传输进料流16，该进料流16至少包含含 碳原料，该含碳原料至少使用在燃料加工系统的制氢组件12的制氢区域。供给112可包括 任何合适的类型和/或数量的储器和/或其它的源，用于进料流的一种或多种原料可以从 储器和/或其它的源被汲取或以其它的方式被接收。合适的供给112的说明性的、非排他 的实例包括箱、罐和其它的流体容器，这些箱、罐和其它的流体容器可以是加压的或不加压 的。原料传输系统22可以利用任何合适的传输机制，例如用于推进和加压进料流的正排量 泵或其它合适的泵或机制。当使用一个或多个泵时，泵的数量、类型和容量可以根据下列情况而改变，例如由此泵送的液体的所期望的流率、提供给液体的所期望的压力、液体的组 成、流率是否被预期选择性地改变等等。当燃料加工组件配置成接收作为反应物的水和含碳原料以制造氢气时，并且当含 碳原料和水可混溶时，含碳原料可以但并非必须在与进料流16的水组分相同的进料流中 传输至燃料加工组件，例如图1中通过指向相同的进料流16的参考数字17和18所示。例 如，当燃料加工组件接收含有水和水溶性醇例如甲醇的进料流时，这些组分可以作为单一 的进料流而预混合和传输。作为说明性的、非排他的实例，重整进料流可含有大约25 75V01%的甲醇或乙醇或另一种合适的水混溶性的含碳原料，以及大约25 75V01%的 水。对于(至少基本上)由甲醇和水形成的进料流，该流通常含有大约50 75Vol%的甲 醇和大约25 50vol %的水。含有乙醇或其它水混溶性的醇的进料流16，通常含有大约 25 60VOl%的醇和大约40 75V01%的水。对于利用蒸汽重整或自热重整反应制造氢 气的产氢组件，特定地非常合适的进料流的说明性的、非排他的实例含有69ν01%的甲醇和 31Vol%的水，然而在不脱离本公开内容的范围内可以使用其它组成和液态含碳原料。以下 情况在本公开内容的范围内，即包含水和至少一种含碳原料两者的这种进料流，可以作为 进料流用于制氢区域19和作为可燃燃料流用于燃烧器或其它加热组件(当存在时)，该加 热组件适合于加热至少燃料加工系统的制氢区域，以例如达到合适的制氢温度。制氢组件12包括制氢区域19，在此处通过利用任何合适的制氢机制使来自进料 流的原料起化学反应，制造出含有氢气的输出流或反应产物流20。输出流20包括作为至 少大部分组分的氢气并可以另外地或可选择地称为重整产品流或重整产品气流20。输出 流20可以包括一种或多种另外的气态组分，并且因此可称为混合的气流，该混合的气流含 有作为其大部分组分的氢气，并且还含有其它气体。通常存在于重整产品流中的其它气体 包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷、蒸汽和/或未反应的含碳原料。在制氢区域19中由通过原料传输系统22传输的进料流16制造氢气的合适的机 制的说明性的、非排他的实例是蒸汽重整，在蒸汽重整中使用重整催化剂，以由含有含碳原 料18和水17的至少一种进料流16制造氢气。在蒸汽重整过程中，制氢区域19容纳有合 适的蒸汽重整催化剂23，如图1中虚线所示。在这样的实施方式中，其中使用了蒸汽重整催 化剂，燃料加工组件可称为蒸汽重整器，制氢区域19可称为重整区域，并且输出流或混合 的气流20可称为重整产品气流。正如此处所使用的，重整区域19是指利用制氢机制或反 应的任何制氢区域。蒸汽重整催化剂的选择可影响制氢区域的操作条件，以及制氢组件的温度。任何 合适的类型的催化剂均可应用于重整反应，包括例如整料、粒料、压出物、球、网状物、纤维、 垫子和(壁)修补基面涂层的说明性的、非排他的实例。合适的蒸汽重整催化剂的说明性 的、非排他的实例公开在美国专利第7，128，769号中，该专利的公开内容在此以引用方式 并入。在制氢区域19中可利用的合适的制氢反应的另一个说明性的实例是自热重整， 在自热重整中，合适的自热重整催化剂用于在空气的存在下由水和含碳原料制造氢气。当 使用自热重整时，燃料加工组件进一步包括适用于将空气流传输至制氢区域的空气传输 组件67，如图1中虚线所示。自热制氢反应利用到初步吸热反应(primary endothermic reaction)，该初步吸热反应与放热的部分氧化反应配合利用，该放热的部分氧化反应在初始的制氢反应一旦发生时便在制氢区域产生热量。以下情况在本公开内容的范围内，即制氢区域19包括两个或更多个区或部分，每 个区或部分可以在相同或不同的温度下操作。例如，当含碳原料为烃或包括烃时，在某些实 施方式中，可以期望包括两个不同的制氢部分，其中一个在比另一个低的温度下操作以提 供预重整区域。在这样的实施方式中，燃料加工系统选择性地可被描述成包括两个或更多 个制氢区域。由这些制氢区域利用来制造氢气的机制，可以相同或可以不同。例如，利用蒸 汽重整反应来制造氢气的制氢区域可在利用自热反应来制造氢气的制氢区域之后。当被用来制造氢气时，至少制氢组件12的制氢区域19设计成在高温下操作。通 过使用加热组件60或其它合适的热源，在制氢区域19中可获得和/或维持这个制氢温度。 制氢蒸汽重整器通常在200 900°C范围内的温度下操作。在此范围外的温度在公开内容 的范围内。当含碳原料是甲醇时，蒸汽重整反应通常会在大约200 500°C的温度范围内操 作。这一范围的说明性的子集包括200 3000C >200 4000C >250 350°C >300 400°C > 350 450°C、375 425°C、375 400°C和400 450°C。当含碳原料是烃、乙醇或另一种 醇时，大约400 900°C的温度范围通常用于蒸汽重整反应。这一范围的说明性的子集包括 750 850°C、725 825"C、650 750°C、700 800°C、700 900°C、500 800°C、400 600°C和 600 800"C。至少制氢组件12的制氢区域19还可配置成在高压下操作，例如至少30psi、至少 40psi或至少50psi的压力。这个压力在这里可称为制氢压力。作为说明性的、非排他的 实例，蒸汽重整器和自热重整器通常在例如40 IOOOpsi范围内的压力的制氢压力下操 作,包括40 100psi、50 150psi、50 200psi等范围内的压力。在这个范围以外的压 力可被使用并且是在本公开内容的范围内。例如，在某些实施方式中，较低的压力可能是足 够的，例如当制氢区域适合于使用部分氧化和/或自热重整反应制造氢气时，和/或当燃料 加工系统不利用压力驱动的分离过程来提高制氢区域中产生的氢气的纯度时。当燃料加 工系统包括纯化区域或分离区域时，如本文所描述的，这个区域也可设计成在高压和/或 高温下操作。在根据本公开内容的某些燃料加工组件中，制氢区域和/或任何相关的分离 区域可以设计成在相对低的压力下操作，例如低于70psi、低于60psi、低于50psi、在30 50psi范围内、在30 70psi范围内、在40 60psi范围内等的压力。对于特定的燃料加工系统，特定的最大和最小的操作压力可根据各种可能的因素 而改变。这种因素的说明性的、非排他的实例可包括但不限于在制氢区域19中所利用的制 氢反应和/或催化剂、进料流16的组成、进料流16中液体的粘度、燃料加工组件的构造、燃 料加工组件和/或分离区域和/或位于制氢区域下游的燃料电池系统的压力和/或温度要 求、燃料加工组件的构造材料、设计选择和公差等。例如，某些燃料加工系统可设计成，通过 利用位于制氢区域下游的节流孔板(restrictive orifice)或其它合适的限流器，并且可 选择地，如果还期望将纯化区域维持在高压下，则通过利用位于纯化区域下游的节流孔板 或其它合适的限流器，至少在制氢区域中并且可选择地在燃料加工系统的至少一个纯化区 域中维持高压。在某些实施方式中，原料输送系统提供这样的进料流，该进料流具有足以导 致制氢区域被加压到至少最小的制氢压力的压力。加热(和/或维持)至少制氢组件12的制氢区域19至(和/或在)合适的制氢 温度(例如上述讨论的那些温度)所需的热量，可由加热组件来提供，该加热组件可形成制氢组件12的一部分。加热组件60的合适结构的说明性的、非排他的实例包括燃烧器或其 它基于燃烧的加热器62，该燃烧器或其它基于燃烧的加热器62将至少一种燃料流64和空 气燃烧以产生热量，并且可由此产生至少一种加热的排气流或燃烧排气流66。燃料流64和 空气可共同地被称为燃料-空气流64。正如这里所使用的，“燃料-空气流”、“燃料和空气 混合物”以及类似用语指的是氧化的燃料流，并且不限于包括空气本身。燃料加工组件的部 件之间的热交换可由各种直接的和间接的加热机制来实现。可以与根据本公开内容的燃料 加工系统一起使用的加热组件及其部件的说明性的、非排他的实例，在美国专利申请公布 第2003/0192251、2003/0223拟6和2006/0272212号中公开，其完整的公开内容在此以引用 方式并入。正如本文更详细讨论的，以下情况在本公开内容的范围内，即这种热量可经由包 括对流、传导和/或辐射的任何合适的机制传送到至少制氢组件12的部件中。以下情况也在本公开内容的范围内，即加热组件60的其它配置和类型可被另外 地或选择性地利用。作为说明性的实例，加热组件60可以是电动加热组件，该电动加热组 件适合于通过使用至少一个加热元件例如电阻加热元件产生热量来加热至少制氢组件的 制氢区域(与可选择的蒸发区域69，当蒸发区域69存在时)。因此，不需要为将制氢区域 19加热至合适的制氢温度而使加热组件60接收和燃烧可燃的燃料流。当原料中的一种或多种作为液态流例如通过与原料传输系统联接的一个或多个 泵由原料传输系统接收时，燃料加工组件可包括蒸发区域69，在蒸发区域69，进料流的液 态部分转化成气态流。该蒸发所需的热量可由加热组件60产生的热量提供。以下情况也 在公开内容的范围内，即制氢组件12可构造成不带有蒸发区域和/或制氢组件适合于接收 至少一种是气态的原料或是已经蒸发过的原料。在常规的燃料加工组件中，部件彼此间隔开并且由开放空间(openspace)分隔 开，开放空间例如普通壳体中的内部隔间或室，部件封入该普通壳体内。这些部件通过管路 和相关的管件相互连接，以在物理隔开的部件之间建立流体管道。常规的燃料加工组件还 常常包括一种或多种热交换器，以在燃料加工组件和/或燃料加工系统中的不同流体流之 间实现并且调节热传递。与这种常规的燃料加工组件相比，根据本公开内容的制氢组件12包括固态的热 传递物质Oieat transfer mass)或热传递主体140，该热传递物质或热传递主体140物 理地相互连接制氢组件的部件、在制氢组件的部件之间延伸和环绕制氢组件的部件。热 传递主体140可另外地或选择性地称为带有内部通道与腔的热传递块体(heat transfer block)，该内部通道与腔容纳制氢组件的部件和相互连接的流体管道。如图1中示意性说 明的，至少制氢组件的制氢区域19、蒸发区域69和加热组件60可容纳在热传递主体140 中。热传递主体140可另外地或选择性地称为整体式主体143和/或可包括整体式主体 143。另外地或选择性地，热传递主体140可包括一个或多个端盖141并且整体式主体143 可结合至一个或多个端盖141，如图1中示意性说明的。可与热传导主体和/或整体式主 体一起使用的一个或多个端盖的数量、尺寸、厚度和位置可变化，而不脱离本公开内容的范 围。端盖141，当存在时，可包括流体通道，该流体通道流体地(fluidly)相互连接延 伸穿过整体式主体和/或热传递主体的两个或更多个流体管道。这种端盖在这里可称为端 盖歧管(end cap manifold) 1410当存在时，端盖歧管可包括或界定流体通道，该流体通道通向和离开制氢区域19与可选择的蒸发区域69和/或其部分中的一个或多个。例如，如 图1中以75示意性地说明的，流体通道可将制氢区域19经由端盖歧管141而连接至其本 身。例如，制氢区域19可包括界定在整体式主体140中的多于一个部分，该多于一个部分 经由一个或多个端盖歧管而流体地彼此连接。类似地，如以77示意性地说明的，流体通道 可将可选择的蒸发区域经由端盖歧管141而连接至其本身，且因此可选择的蒸发区域可包 括界定在整体式主体140中的多于一个部分，该多于一个部分经由一个或多个端盖歧管而 流体地彼此连接。另外地或选择性地，如以79示意性地说明的，制氢区域19可经由延伸穿 过端盖歧管的通道而流体地结合至可选择的蒸发区域69。其它的配置也在本公开内容的范 围内。端盖和/或端盖歧管141，另外地或选择性地可包括延伸穿过端盖的流体口，例如以 提供与管道的流体连接，流体通过管道传输至整体式主体和/或热传递主体，或流体通过 管道从整体式主体和/或热传递主体中移走。如所提到的，根据本公开内容的制氢组件12可另外地包括电动加热组件，例如电 阻加热器63。例如，且如图1中示意性地说明的，制氢组件可包括一个或多个电阻加热器 63，它们被布置在由整体式主体143界定的一个或多个加热器管道65内。在这样的实施方 式中，电阻加热器可以被描述成筒式加热器71，因为它被配置成延伸进入加热器管道65或 在加热器管道65内延伸。虽然图1中示意性地说明为，包括设置在整体式主体内的两个可 选择的筒式加热器71，但以下情况在本公开内容的范围，即可以不使用、使用一个或使用超 过两个筒式加热器。在图1中，第一筒式加热器71被示意性地说明为邻近制氢区域19，以 示意说明这种加热器可用于至少暂时地加热制氢区域，例如到合适的重整(或制氢)温度 范围内，诸如合适的蒸汽重整温度范围内。第二筒式加热器71被示意性地说明为邻近可选 择的蒸汽区域69，以示意说明这种加热器可用于至少暂时地加热蒸发区域，例如到至少合 适的蒸发温度，也就是说，用于蒸发进料流或其任何液态组分的合适的温度。在包括有电阻 加热器的实施方式中，制氢组件和/或燃料加工系统可以配置成响应于燃烧器产生足以 使制氢区域维持在重整温度范围内的热量，而使电阻加热器去激活。另外地或选择性地，制 氢组件和/或燃料加工系统可被配置成在预定的一段时间之后关掉电阻加热器或以另外 的方式使电阻加热器去激活。正如这里所讨论的，电阻加热器的使用可被用于有效地启动 根据本公开内容的制氢组件，例如，以响应于主电源变得不能给能耗装置供电，诸如当制氢 组件为燃料电池系统的部件时。还如图1中示意性地说明的，根据本公开内容的制氢组件12可另外地或选择性地 (但并不要求)包括电阻加热器63，该电阻加热器63通常围绕热传递主体140的至少一部 分，包括整体式主体143。在这样的实施方式中，电阻加热器可被描述成缠绕式加热器或带 式加热器73，因为其至少部分地围绕或甚至完全地围绕热传递主体和/或整体式主体。在图2中，示意性地说明具有热传递主体140的制氢组件12的说明性的、非排他 的实例。如所示，热传递主体140可包括内部的流体通道142，流体通道142使腔、室或管 道144相互连接，腔、室或管道144形成、围绕和/或界定燃料加工组件的可选择的蒸发区 域69、制氢区域19和燃烧器62。如所示，空气和燃料可通过其传输至燃烧器的至少一个流 体通道142和燃烧排气66可通过其离开主体140的至少一个流体通道，可以与燃烧器62 进行流体连通。如虚线所指，燃烧排气通过其流动的穿过热传递主体140的流体通道可以 穿行至、围绕、穿过或以其他方式邻近腔，该腔界定可选择的蒸发区域和制氢区域。还如图2所示，进料流通过至少一个流体通道可传输至蒸发区域(当其存在时)，且然后传输至制 氢区域；并且，输出流20可通过至少一个流体通道由制氢区域流出热传递主体。以下情况 在本公开内容的范围内，即热传递主体140可以没有使热传递主体140外部的燃料加工组 件的部件相互连接的管件和/或流体管道，尽管这不是所有实施方式所必需的。虽然在图2中示意性地说明，但是制氢组件的功能性区域或区可以各自包括主体 内的一个或多个流体通道或腔。主体内的腔和流体通道的方向可变化，诸如相对于彼此成 并流、逆流和/或交叉流。流体路径可具有任何合适的形状和尺寸，包括线形、弓形和/或盘 绕的配置。腔和流体通道的长度和截面面积可以在本公开内容的范围内变化。作为说明性 的、非排他的实例，这些截面面积可从0. 19到8，000平方毫米变化，以适应不同流量规模的 反应。以下情况在本公开内容的范围内，即主体可包括用于增强混合和热传递的另外的结 构，诸如被动式混合器(如挡板、托板、翅片、微型管等)。混合结构的说明性的、非排他的实 例被公开在美国专利申请序列号12/182,959中，其完整的公开内容在此以引用方式并入。热传递主体140，可以是整体式结构(monolithic structure)和/或如所提到的 可以至少包括整体式主体143。在这样的实施方式中，热传递主体40和/或整体式主体143 可形成为，在热传递主体和/或整体式主体的两个或更多个相互连接且单独形成的部分之 间没有接缝、焊缝或其它封口或接口。这些主体它们本身可与燃料加工组件的一个或多个 另外的部件诸如端盖相互连接，但主体形成为一体式结构(one-piece structure) 0选择 性地，热传递主体140可以是由两个或更多个部件形成的实体结构，该两个或更多个部件 通过任何合适的持久性的或可释放的紧固机制而固定在一起。持久性的紧固机制的说明性 的、非排他的实例包括焊接、铜焊和扩散粘结。可释放的紧固机制的说明性的、非排他的实 例包括使用可释放的紧固件、螺钉、带、螺栓、接头、拉杆和类似物，其设计成被重复地结合 在一起、解除结合且然后再结合在一起，而不会破坏至少主体的部件。当由两个或更多个部 件形成时，这些部件可以具有相同的或不同的形状、尺寸和/或构造材料。为促进通过形成热传递主体140和/或整体式主体143的材料从燃烧器62 (或其 它加热组件60，诸如可选择的电阻加热器)至制氢区域19和可选择的蒸发区域的热传递， 热传递主体140和/或整体式主体143应当由一种或多种具有高热导率的材料形成。这种 材料的说明性的、非排他的实例包括铝及其合金、铜及其合金、硅、碳及其碳化物化合物、氮 化物化合物和元素周期表中的其它过渡金属及其合金。作为说明性的、非排他的实例，铝及 其合金所具有的热导率比(大多数)钢合金的热导率大至少一个数量级。这可以关联得 出，要获得与由常规钢合金形成的类似结构相同的热传递速率，需要相应的表面积的十分 之一。作为说明性的、非排他的实例，热传递主体和/或整体式主体的热导率可以是比钢或 常规钢合金的热导率大至少50%、至少100%、至少200%、至少400%、至少800%及至少 1,600%中的一个。由于热传递主体140和/或整体式主体143的热导率、及环绕和相互连接燃料加 工组件的部件的位置，热传递主体140和/或整体式主体143还可以描述成，作为在制氢组 件的部件和流体流之间的热交换器、形成所述热交换器、和/或起所述热交换器的作用。经 由传导和/或辐射，以及经由穿过主体的不同流体流的流动和因此经由对流，热传递可受 到热传递主体和/或整体式主体的材料的影响。在某些实施方式中，热传递主体140和/ 或整体式主体143可以提供至少制氢区域，在燃料加工组件已经被正常启动并且被加热至合适的制氢温度后，在使用制氢组件期间，该制氢区域维持在恒温或近似恒温的条件下。在 热传递主体140和/或整体式主体143中界定的功能性部件或区域的传导热交换关系，可 减小制氢区域中的热梯度，和/或可在这些部件或区域之间另外提供有效的热传递，这些 部件或区域与形成在热传递主体和/或整体式主体内的腔、空隙或其它区域一起形成。当选择形成热传递主体140和/或整体式主体143的一种或多种传导材料时，必 须要考虑材料的熔点和氧化稳定性，以及所期望的作为反应温度、反应压力与设计的操作 时间的函数的机械应力。正如讨论的，制氢区域19的操作(即制氢)温度至少部分地由制 造氢气的原料支配。界定和/或容纳燃料加工组件的功能区域(蒸发区域、制氢区域、燃烧 器等)的腔中的一个或多个和/或对应的流体通道中的一个或多个可包括防氧化涂层和/ 或层。合适的防氧化层的说明性的、非排他的实例是氧化铝层，例如可以通过阳极化过程 (anodizing process)而应用。为了提高腔和/或流体通道内的热传递，燃料加工组件的这 些部分可包括在其中的被动式混合元件，例如金属弹丸(metal shot)、网状物、叶片、翅片 和类似物。热传递主体140和/或整体式主体143可由任何合适的工序形成，该工序说明性 的、非排他的实例包括挤压、铸造、铜焊、焊接、冲压、CNC机械加工、烧结和自动焊接。作为 说明性的、非排他的实例，铝是软金属，对其可容易地利用相对低成本的制造技术，如挤压 和铜焊。这些工序以及相应的构造材料，与常规的燃料加工组件相比可减少燃料加工组件 的单件的数量、组装时间、复杂性和/或制造成本。一旦形成，在与燃料加工组件10或相应 的燃料电池系统的其余部分集成的过程中，制氢组件12可以不需要另外的处理，而像传统 的分立装置则需要。当制氢组件12包括以燃烧器62的形式的加热组件60时，燃烧器可为催化燃烧 器、非催化燃烧器或两者的组合。燃烧器的温度应受控制，例如通过调节流向燃烧器的空气 和/或燃料的流量、和/或空气和燃料的分布来控制。防氧化涂层或套管可应用于燃烧器 的内壁，以提高热传递主体140和/或整体式主体143的耐用性。合适的燃烧器的类型的 说明性的、非排他的实例包括由喷嘴辅助的冷焰燃烧器、无焰分布式燃烧器、多孔介质燃烧 器、金属纤维网燃烧器和/或在燃烧器的内壁上涂有燃烧催化剂的催化燃烧器。对于液态 烃重整或当期望较高的温度时和/或当副产品流观不具有足够的燃烧值以提供足够的热 量时的其它过程，在启动期间以及在操作期间，可能必须将液态燃料直接引入燃烧器内。然 而，这并非要求在本公开内容范围内的所有燃烧器都这样。根据本公开内容的制氢组件12可包括以燃烧器62形式的加热组件60，如讨论的， 且可另外包括电热器，例如带有电加热元件的加热器，其以筒式加热器、带式加热器、表面 加热器等以及以上任何组合的形式存在。例如，在某些实施方式中可称为启动加热器的这 种另外的加热器，可用在燃料加工组件的初始加热期间，例如启动期间，并且此后可以在燃 料加工组件达到所期望的温度例如合适的制氢温度之后关闭。在某些实施方式中，燃料加 工组件在启动和正常(制氢)操作期间，可仅利用单个加热组件。对于利用甲醇和水作为原料的燃料加工组件，启动燃料加工系统的说明性的、非 排他的方法为，利用电加热(例如具有带式加热器或其它合适的电阻加热器)和燃烧器室 内的催化的燃烧催化剂部分。也就是说，在某些实施方式中，制氢组件可包括布置在燃烧器 内以界定点火区208的燃烧催化剂202。当装置达到甲醇重整催化剂的合适的操作(或制氢)温度并且超过燃烧器燃料的可燃组分的点燃温度(light-off temperature)时，甲醇/ 水可被传输至燃烧器。一旦燃烧器燃料和空气到达燃烧催化剂202，燃烧器自动点燃，设想 为达到燃料和空气的合适的点燃温度与压力和/或燃烧催化剂的合适的点燃温度。此外， 只要燃烧催化剂仍然高于燃烧器燃料的点燃温度，就可以不需要任何其它的提供点火的机 制，例如根据ANSI/CSA美国FC 1-2004的1. 10和1. 11部分)。与燃烧器有关的另外一个需要考虑的因素是燃烧催化剂的放置。在多孔的、催化 的或开口的燃烧器中，可获得至少800°C并且低于1600°C的典型的火焰温度。常规的带有 如氧化铈和氧化镧的助催化剂的钼和钯或氧化钯燃烧催化剂，对于钼在室温以上是催化活 性的，而对于钯和氧化钯在大约250°C以上是催化活性的，在这些催化剂的存在下，这些温 度被称为富氢的重整产品燃料的相应的点燃温度。常规的燃烧催化剂通常在900 1000°C 以上是不稳定的，因此需要热保护，和/或需要由在每个阶段之间具有热交换的分阶段的 空气弓I入或分阶段的燃料弓I入来保护，以避免燃烧催化剂过热。如图1和图2中以204示意性地说明的，以下情况在本公开内容的范围内，即当存 在于热传递主体140和/或整体式主体143中时，燃烧器可包括所选择的合适的燃料-空气 混合结构，该燃料-空气混合结构布置在燃烧器的燃烧器室或管道中。这样的燃料-空气混 合结构可允许燃料和空气混合物在点火区内点火，并且允许其燃烧以返回朝向入口传播， 在该入口处空气和燃料首次被引入燃烧器并且继而通过燃料-空气混合结构进行混合。以 这种方式，燃烧在燃烧器内可能是暂时的，并且燃烧可传播至燃烧器的燃烧区域206，燃烧 可以(但不是必须)朝向燃烧器的入口返回。燃烧于是在燃烧区域内被燃料-空气混合结 构支持。正如这里所使用的，燃烧器的“燃烧区域”是指燃烧器内的其中在稳定状态期间燃 烧被维持并且当存在燃料-空气混合结构时可以(但不是必须)与燃料-空气混合结构的 至少一部分相叠合的区域。也就是说，虽然燃料和空气混合物的点火可能发生在与燃烧区 域分隔的点火区，并且燃烧可从点火区传播至燃烧区域，但燃烧区域界定燃烧器的一部分， 其中在燃料和空气混合物初始点火之后，燃烧被维持在燃烧器的该部分内。在某些实施方 式中，燃烧区域充满整个燃烧器室或燃烧器管道，然而在其它实施方式中，燃烧区域是燃烧 器室或燃烧器管道的子区域。在某些实施方式中，燃烧区域通常邻近通向燃烧器室或燃烧 器管道的入口。在某些实施方式中，燃烧区域延伸小于燃烧器管道的长度的一半。其它配 置也在本公开内容的范围内。在某些实施方式中，燃料-空气混合结构可配置成支持燃烧 区域内的无焰燃烧。当燃烧维持在燃烧器的燃烧区域中并且在某些实施方式中由燃料-空气混合结 构支持时，热量穿过热传递主体和/或整体式主体而传导至制氢组件的制氢区域和/或可 选择的蒸发区域。因此，当排气穿过燃烧器行进时，排气被冷却。适当的燃料和空气管理可 维持排气的温度低于燃烧催化剂的损坏阈值(damage threshold)，例如，当燃烧催化剂在 燃烧器的引出端或出口处布置或与其相邻布置时。燃烧器的进一步优化可允许从燃烧气至 制氢区域与可选择的蒸发区域的有效热传递，所述进一步优化采用恰好在目标平衡重整温 度(target equilibrium reforming temperature)之上的气体的出口温度，其说明性的、 非排他的实例为，对于高热效率系统，是250 315°C。可以并入燃烧器内的合适的燃料-空气混合结构的说明性的、非排他的实例包 括(但不限于)多孔泡沫、整体式块体、包装颗粒(packed pellet)、球状物、鲍尔环、鞍环(saddle ring)、十字格环(cross-partition ring)、腊希格环、矩鞍形填料、阶梯环、弧鞍 填料、规整填料、筛或细管束或纤维束中的一种或多种，其中的任何一种可由在期望的操作 温度下结构稳定的金属和/或陶瓷材料制成。在某些实施方式中，燃料-空气混合结构可 在燃烧催化剂和燃烧区域之间延伸。另外地或选择性地，燃料-空气混合结构可在燃烧催 化剂和燃烧器入口之间延伸。另外地或选择性地，燃料-空气混合结构可从邻近燃烧器出 口或排气出口延伸至邻近燃烧器入口或燃料-空气入口。另外地或选择性地，燃料-空气 混合结构可邻近燃烧器出口和邻近燃烧器的入口延伸。另外地或选择性地，燃料-空气混 合结构可布置在燃烧器的两个或更多个间隔开的区域内。另外地或选择性地，燃料-空气 混合结构可仅布置在燃烧器的燃烧区域内。在某些实施方式中，燃烧催化剂布置在燃料-空气混合结构(当存在时)的邻近 燃烧器出口或排气出口的部分上。另外地或选择性地，燃烧催化剂可仅布置在燃料-空气 混合结构的邻近燃烧器出口或排气出口的部分上。在某些这样的实施方式中，其上布置有 燃烧催化剂的燃料-空气混合结构的这部分，可延伸小于燃烧器、燃烧器管道、燃烧器室、 整体式主体和/或热传递主体的长度的八分之一或四分之一。另外地或选择性地，燃烧催 化剂可布置在燃烧器的间隔开的区域内。另外地或选择性地，燃烧催化剂可布置在燃烧器 室或燃烧器管道的壁上，而不布置在燃料-空气混合结构上，即使当该结构存在时。另外地 或选择性地，燃烧催化剂可布置在燃烧器室或燃烧器管道的壁上，以及布置在燃料-空气 混合结构上两者。燃烧催化剂的分布和定位可根据以下因素而变化，如燃烧催化剂自身、所 使用的重整温度、热传递主体/燃烧催化剂界面的热导率以及所期望的热通量。在某些实 施方式中，燃烧催化剂可沿着燃烧器、燃烧器室或燃烧器管道的整个长度定位。当使用多孔介质作为燃料-空气混合结构时，选择太小的孔径可能会阻止燃烧向 所期望的燃烧区域行进，由此容许混合物在点火区的所不期望的长期燃烧。因此小孔配置 的结果可能包括差的热集中和热传递、燃烧排气中过度的热量损失、由于不完全的燃烧和 停留时间所造成的差的散发以及在燃烧催化剂区内在没有足够的热传递下由于高温导致 的燃烧催化剂的有限寿命中的一个或多个。如图3所示，制氢组件12还可包括其内定位有热传递主体140的保护壳或壳体 150。保护壳150可另外地或选择性地称为外部壳体。壳150可由金属和/或非金属材料 形成并且可界定气密外罩，该气密外罩包括用于流体进入壳和从壳移出的一个或多个界定 的入口和出口 152。例如，该壳可包括排气口 154，至少燃烧排气和/或任何泄露的气体可 通过该排气口 1 从壳移走。壳可包括绝缘体156，该绝缘体156位于壳的壁内和/或位于 壳的内壁与主体的外部之间。壳150可以是加压的或不加压的。当加压时，其可被加压以 给主体提供支撑，例如通过被加压至制氢区域的压力的0. 01倍到2倍、3倍、5倍或10倍的 范围内的压力。以下情况在本公开内容的范围内，即包括低于这些说明性的范围、在这些说 明性的范围内、或在这些说明性的范围以上的压力的其它压力可以被使用，而不脱离本公 开内容的范围。图4稍微省略地示意性地说明根据本公开内容的制氢组件12的说明性的、非排他 的实例，制氢组件12包括热传递主体140和两个端盖歧管141，热传递主体140包括整体 式主体143。更具体地，图4对截面的整体式主体143、连同界定在其内的各种区域、连同两 个端盖歧管和穿过整体式主体与端盖歧管的流体流动路径或管道进行示意性地说明。如所说明的，整体式主体143可界定重整管道210和燃烧器管道212，每一个延伸通过整体式主 体。重整管道210可描述成界定或包括制氢区域19，而燃烧器管道212可描述成界定或包 括制氢组件12的燃烧器62。整体式主体143还可界定通向重整管道的进料入口 214，其用于接收进料流16进 入重整管道；和来自重整管道的重整产品出口 216，其用于传输制氢区域下游的重整产品 气流20，相关的流动在图4中通过虚线阐明。整体式主体143还可界定通向燃烧器管道的 燃料-空气入口 218，其用于接收燃料-空气流64进入燃烧器管道；和来自燃烧器管道的 排气出口 220，其用于传输来自燃烧器管道的排气流66。重整催化剂23布置在重整管道中，并且配置成催化在重整温度范围内经过吸热 反应由进料流16产生重整产品气流20。在图4中，燃料-空气混合结构204显示为布置 在燃烧器管道中，并且配置成支持燃料-空气流在燃烧器管道的燃烧区域内燃烧，燃烧区 域通常邻近于燃料-空气入口 218。如这里所讨论的，并且如图4中示意性地说明的，燃 料-空气混合结构204可在燃烧器管道中以不同的配置而布置。例如，如燃烧器管道的左 边可选择的说明部分中的实线所说明的，燃料-空气混合结构可延伸燃烧器管道的大部分 长度。另外地或选择性地，如燃烧器管道的右边可选择的说明部分中的实线所说明的，燃 料-空气混合结构可仅邻近排气出口延伸。另外地或选择性地，如燃烧器管道的左边可选 择的说明部分中的虚线连同实线所说明的，燃料-空气混合结构可延伸燃烧器管道的整个 长度，或从燃料-空气入口延伸至排气出口。另外地或选择性地，如燃烧器管道的右边可选 择的说明部分中的虚线所说明的，燃料-空气混合结构可通常邻近燃料-空气入口延伸。其 它配置也在本公开内容的范围内，并且图4预期示意性地说明燃料-空气混合结构的配置 的说明性的、非排他和非穷举性的实例，燃料-空气混合结构可布置在根据本公开内容的 整体式主体的燃烧器管道内。在空气-燃料混合区外，燃烧器室可包括一个或多个被动式混合元件，以增强从 燃烧排气至重整区域和/或蒸发区域的吸热反应区域的对流热输送。合适的被动式混合元 件的说明性的、非排他的实例包括非流线型体、湍流器、叶片、风扇、障碍物及类似物。当混 合元件存在时，它可由抗氧化材料或具有抗氧化涂层的材料形成。在图4中所示的说明性的、非排他的实例中，燃烧催化剂202布置在燃烧器管道 内，并且被配置成催化经过放热反应的燃料-空气流64的点火(ignition)。正如这里所 讨论的，并且如图4中示意性地说明的，燃烧催化剂202可在燃烧器管道218内以不同的配 置而布置。例如，如实铅线所示意性地指出的，燃烧催化剂202可布置在燃烧器管道壁222 上，例如在燃烧器管道壁的通常邻近排气出口的部分上。另外地或选择性地，如虚铅线所示 意性地指出的，燃烧催化剂202可布置在整个燃烧器管道壁上和/或布置在燃料-空气混 合结构的一部分或全部上。因此，整体式主体143可被构造成，将由燃料-空气流在燃烧器管道的燃烧区域内 燃烧的放热反应产生的热量从燃烧器管道传导至重整管道，以使重整催化剂维持在重整温 度范围内。在某些实施方式中，如图4中实线所说明的，热传递主体140和/或其整体式主体 可包括重整器管道和燃烧器管道，经由第一端盖歧管141将燃料-空气流64传输至燃烧器 管道并且将进料流16传输至重整器管道。燃料-空气流和进料流的流动因而可为并流，并且相应的重整产品气流和排气流可通过第二端盖歧管141离开热传递主体。另外地或选择 性地，类似地配置的热传递主体可利用逆流的流体流动，其中通过第一端盖歧管，燃料-空 气流进入整体式主体并且重整产品气流离开整体式主体；且其中通过第二端盖歧管，排气 流离开整体式主体并且进料流进入整体式主体。另外地或选择性地，重整管道和燃烧器管 道中的一个或两个可包括延伸整体式主体长度的多于一个部分，且相应的部分通过端盖歧 管流体地结合。如图4中虚线所说明的，热传递主体140和/或其整体式主体143还可以(但不 是必须)界定蒸发器管道224，蒸发器管道2M界定或包括蒸发区域69，并且蒸发器管道 2M邻近燃烧器管道而延伸穿过整体式主体。在这样的实施方式中，整体式主体还界定通向 蒸发器管道的蒸发器入口 226，其用于接收进料流16进入蒸发器管道；和蒸发器出口 228， 其用于通过端盖歧管将进料流传输至重整管道。因此，在这样的实施方式中，穿过蒸发器管 道的流体流动和穿过重整管道的流体流动中的一种流体流动，可与穿过燃烧器管道的流体 流动为并流，而穿过蒸发器管道的流体流动和穿过重整管道的流体流动中的另一种流体流 动，与穿过燃烧器管道的流体流动为逆流。作为说明性的、非排他的实例，图4中以点划线 说明，穿过蒸发器管道224的流体流动与穿过燃烧器穿过端盖歧管且然后穿过重整器管道 210的流体流动为并流，与穿过燃烧器的流体流动为逆流。另外地或选择性地，与上述讨论 的重整器管道和燃烧器管道相类似，蒸发器管道可包括延伸整体式主体长度的多于一个部 分，且相应的部分通过端盖歧管流体地结合。还如图4中虚线所说明的，整体式主体143还可以(但不是必须)界定一个或多 个排气管道230，该排气管道230邻近重整器管道和蒸发器管道(当存在时)中的一个或 两个而延伸穿过整体式主体。当存在时，一个或多个排气管道与来自燃烧器管道的排气出 口 220流体连通。在这样的实施方式中，整体式主体还可界定通向排气管道的热排气入口 232，其用于从燃烧器管道并且经由端盖歧管而接收排气流66;和来自排气管道的冷排气 出口 234，其用于传输来自整体式主体的排气流，例如通过端盖歧管。因此，根据本公开内 容的整体式主体143可构造成，将热量从一个或多个排气管道中的排气流传导至重整管道 以维持重整催化剂在重整温度范围内，和/或传导至蒸发器管道以蒸发进料流16的液体部 分。图4中说明的整体式主体143的说明性的、非排他的实例，可描述成界定纵向延伸 穿过整体式主体的管道和/或彼此平行的管道。另外地或选择性地，重整器管道和可选择 的蒸发器管道可以相对于燃烧器管道成同轴的模式纵向延伸穿过整体式主体。例如，燃烧 器管道可沿具有重整器管道或其部分以及可选择的蒸发器管道或其部分的整体式主体的 中心纵轴延伸，重整器管道或其部分以及可选择的蒸发器管道或其部分纵向延伸穿过整体 式主体并且与燃烧器管道径向间隔开。其它的配置也在本公开内容的范围内。燃烧器管道、重整器管道和蒸发器管道中的一个或多个可内衬有或涂覆有任何合 适的材料，例如以提高整体式主体的耐用性。另外地或选择性地，制氢区域、燃烧器和蒸发 区域中的一个或多个可构造成，定位在整体式主体的相应管道内的插入物。这些配置中没 有一个是根据本公开内容的制氢组件12所必需的，但是它们在图4中以MO以虚线共同地 和示意性地说明。图5-8示意性地说明根据本公开内容的整体式主体143的说明性的、非排他的实例的截面，每个表现形式包括沿相应的整体式主体的中心纵轴延伸的燃烧器管道212。与燃 烧器管道径向间隔开的管道可为重整器管道、重整器管道的一部分、蒸发器管道、蒸发器管 道的一部分以及组合的重整器和蒸发器管道中的一个或多个。因此，在图5-8中，管道共同 地表示为管道144。图5-8的整体式主体分别包括一到四个管道144，管道144与相应的中 心燃烧器管道212分离并且不同。因此，作为说明性的、非排他的实例，参考图5，所说明的 整体式主体可界定与中心燃烧器管道径向间隔开的单个重整器管道。整体式主体的这种配 置可以不包括蒸发器管道，或选择性地，图5的所说明的管道144可界定组合的蒸发器和重 整器管道，因为所说明的管道的一部分包括蒸发区域，而该管道的另一部分包括制氢区域。作为另一个说明性的、非排他的实例，参考图6，所说明的整体式主体可界定与中 心燃烧器管道径向间隔开的第一重整器管道部分和第二重整器管道部分。选择性地，所说 明的整体式主体可界定蒸发器管道和重整器管道。另外地或选择性地，所说明的管道144 中的一个可界定组合的蒸发器和重整器管道。图7和图8分别说明了界定与中心燃烧器管 道径向间隔开的三个和四个管道144的整体式主体，且管道144界定重整器管道、重整器管 道的一部分、蒸发器管道、蒸发器管道的一部分以及组合的蒸发器和重整器管道中的一个 或多个。其它的配置也在本公开内容的范围内，并且整体式主体143不局限于包括除燃烧 器管道之外的一个到四个管道或管道部分144。此外，且如这里所讨论的，端盖或端板可连 接到整体式主体上，并且可界定使管道144中的两个或更多个相互连接的流体流动通道和 /或歧管。现转向图9-16，根据本公开内容的制氢组件12及其各种零部件的说明性的、非排 他的实例被说明。在适当情况下，来自图1-8的示意性说明的参考数字用于标记根据本公 开内容的制氢组件12的相应部件。然而，图9-16的实例是非排他的，并且并非将本公开内 容限制于所说明的实施方式。也就是说，既不是将制氢组件也不是将其各种零部件限制在 图9-16中所公开和说明的具体的实施方式中；并且，根据本公开内容的制氢组件可并入关 于图9-16和图1-8的实施方式来说明和描述的任何数量的不同方面、配置、特性、性质等以 及其变体，且不要求包括所有的这些方面、配置、特性、性质等。为了简洁的目的，每一个先 前讨论的零部件或其变体，关于图9-16可不再讨论；然而，以下情况在本公开内容的范围 内，即先前讨论的特征、材料、变体等，可与图9-16所说明的实施方式一起利用。类似地，以 下情况在本公开内容的范围内，即图9-16中所说明的所有零部件及其部分，并非是根据本 公开内容的所有实施方式所必需的。下述说明性的、非排他的实例将讨论根据本公开内容的制氢组件12，其用于通 过甲醇和水的蒸汽重整反应来制造氢气，以提供足够的氢气来满足250瓦的质子交换膜 (PEM，或固体聚合物)燃料电池堆的氢需求。然而，以下情况在本公开内容的范围内，即燃 料加工组件可用于提供更大量的氢气，利用不同的制氢反应，和/或与其它形式的燃料电 池堆或具有氢气需求的其它装置一起使用。类似地，这里描述的制氢组件可用于需要放热 的热源的吸热反应，这在本公开内容的范围内。此外，下述讨论将描述由铝形成的热传递主 体140，但是如果适当的话，可以利用上述讨论材料中的任一种，这在本公开内容的范围内。根据本公开内容的带有热传递主体140的制氢组件12的说明性的、非排他的实例 在图9示出，且通常以300指出。如所说明的，热传递主体包括可通过铝挤压形成的整体式 主体143。整体式主体143包括中心燃烧器室或中心燃烧器管道212和四个侧室或侧管道144。因此，制氢组件300可被描述成具有整体式主体的制氢组件的实例，且整体式主体的 截面大体上对应于图8中说明的截面。还可称为反应物的原料被引入其中一个侧室，如进 料流16所指出，该侧室可作为液态组分(如甲醇水混合物)的蒸发区域69或作为气态组 分的预热室。尽管不要求所有的实施方式都如此，但以下情况在本公开内容的范围内，即该 室(和/或任何其它蒸发区域69)可填充有或以其他方式容纳微粒或其它合适的热传导物 质，以提高热传递。合适的热传导物质的说明性的、非排他的实例包括钢丝粒(wire cut)、 小球、挤出物和珠。这种可选择的热传导物质在图1-2和图9中以169示意性地说明。当存在于这样的室或其它蒸发区域时，这种热传导物质可由任何合适的热传导金 属或其它材料形成，并且热传导物质可由与热传递主体140和/或整体式主体143同样的 材料形成，这在本公开内容的范围内。合适材料的说明性的、非排他的实例包括铝、不锈钢 和陶瓷。热传导物质应该允许流体流动穿过室或其它蒸发区域，同时还增加该室或蒸发区 域中的热传递。微粒或其它物质可作为成核点用于诱导该室内的原料的平稳沸腾，和/或 抑制局部过热和失控的(爆发性的、剧烈的或不稳定的)沸腾与蒸发。与如果室(或蒸发 区域)中不存在这种热传导物质的情况相比，这可导致该室(或蒸发区域)内较小的或减 小的压力波动。反应物然后连续地流入其它三个室，该室可容纳任何合适形式的蒸汽重整催化剂 23，包括充满、或至少部分充满该室的修补基面涂层催化剂和/或固体催化剂。侧管道可被 上端盖歧管和下端盖歧管141封闭住，该端盖歧管被设计成在室之间形成管道连接和相互 连接，如这里所讨论的。如以20所指出的，重整产品气流产生并且离开制氢组件。中心室接收燃料-空气流64，并且作为燃烧器62，燃烧器62提供用于蒸发和吸热 的制氢反应所必需的热量。排气流66离开热传递主体并且可被排放至周围环境中或选择 性地使用在燃料加工系统、燃料电池系统以及类似系统的其它方面，例如来加热其部件。在 这一实施方式中，气体可燃物是燃烧器燃料的理想候选物，尽管燃烧器62可另外地或选择 性地使用液体可燃物作为其燃料。具体地，在燃料加工系统中，理想的燃料是来自氢纯化单 元或其它分离组件的副产品流，和/或来自耐受重整产品的PEM燃料电池堆的阳极废气。如 这里所讨论的，中心燃烧器管道可填充有燃料-空气混合结构，以改善燃料和空气混合以 及通向主体的热传递。选择性地，中心燃烧器管道可部分或全部为空的，例如当不需要另外 的热传递和/或燃料/空气混合时，和/或当期望减小燃烧器内的压降时。根据本公开内容的制氢组件12的另一个说明性的、非排他的实例在图10-12中 说明，并且通常以400指出。制氢组件400包括热传递主体140，热传递主体140包括整体 式主体143。也就是说，热传递主体140不包括端盖歧管。制氢组件400的整体式主体采 用矩形铝块的形式，该矩形铝块可易于机械加工从而允许快速的原型建造或铸造以用于大 量生产。如图10中说明的，燃料流59和空气流61在传输至燃烧器管道之前组合，以形成 燃料-空气流64。如图11-12中截面所说明的，组件400的整体式主体有两个侧室或侧管 道，该侧室或侧管道包括通过内部的端口而连接的蒸发管道2M和重整器管道210，如图11 中所见的。为了进一步增强制氢区域的热传递，可选择的穿孔导热棒402(例如可由铝或 其它合适的热传导材料形成)可布置在重整器管道中，如图12所示。棒402在存在时，可 在制氢区域的内部侧壁之间延伸，并且可形成为具有足够的厚度以促进通过制氢区域的传 导热传递。导热棒402的合适构造的说明性的、非排他的实例公开在美国专利申请序列号12/182，959中，该专利申请的公开内容在此以引用方式并入。如图11中虚线所说明，制氢组件400还可以(但不是必须)包括外部壳体150，整 体式主体布置在外部壳体150内。这样的配置可进一步改善制氢组件的热效率。如图11 中所见，当设置有外部壳体时，排气流66可从燃烧器管道被赶出而穿过形成在外部壳体和 整体式主体之间的通道。外部壳体可包括绝缘材料和/或可由绝缘材料形成，以进一步增 强从排气流至制氢组件的蒸发区域和重整区域的热传递效率。另外地或选择性地，如图12 所示，整体式主体的侧面可包括表面零件，例如热传递翅片或类似物，以增加整体式主体和 排气流之间的接触面积。另外地或选择性地，整体式主体的外表面可被阳极化以形成氧化 层以充当绝缘障碍物，减少热量损失到环境中。根据本公开内容的制氢组件12的热传递主体140的另一个说明性的、非排他的实 例以截面的形式显示在图13-14中，且制氢组件通常以500指出。图13-14所描述的实施 方式包括两个燃烧器管道22，以进一步改善系统的热效率。仍如所说明的，整体式主体143 可布置在外部壳体150(显示于图14中)中，该外部壳体与整体式主体之间并不是间隔开 的关系，且因此不在整体式主体和外部壳体之间界定排气通道，不像上述讨论的图11中可 选择的实施方式那样。这种配置可通过利用具有绝缘性质的外部壳体来改善制氢组件500 的热效率。图15-16还提供了根据本公开内容的制氢组件的整体式主体143的合适的构造的 说明性的、非排他的实例，并且说明了管道144的实例，管道144可包括重整器管道、燃烧器 管道和蒸发器管道中的一个或多个。在许多应用中，期望制氢组件12和/或燃料加工系统10产生含有至少基本纯净 的氢气的产品氢流14。因此，燃料加工组件可利用固有地产生足够纯净的氢气的过程。对于 特定的应用，当输出流包含足够纯净的氢气和/或足够低浓度的一种或多种非氢组分时， 产品氢流14可直接由输出流20形成。然而在许多制氢过程中，输出流20是包含作为大部 分组分的氢气连同其它气体的混合的气流。类似地，在许多的应用中，输出流20可为基本 上纯净的氢气，但仍然包含各种浓度的一种或多种非氢组分，该非氢组分在产品氢流预期 被使用的应用中是有害的或否则是不期望的。因此，燃料加工系统10还可以(但不是必须)包括纯化区域对，在此从输出流或 混合的气流中产生富氢流沈。富氢流沈包含以下中的至少一种比输出流20浓度高的氢 气和存在于输出流中的降低浓度的一种或多种其它气体或杂质。纯化区域M在图1中示 意性说明，其中输出流20显示为传输至可选择的纯化区域M。如图1所示，富氢流沈的至 少一部分形成产品氢流14。因此，富氢流沈和产品氢流14可为相同的流，并且具有相同的 组成和流动速率。然而，以下情况也在本公开内容的范围内，即富氢流26中某些纯化的氢 气可被储存以备后用，如储存于合适的氢气存储组件中，经受进一步纯化过程和/或由燃 料加工系统消耗(如用作加热组件的燃料流)。纯化区域M可以，但不是必须，产生至少一种副产品流观。当存在时，副产品流 28可被消耗、送至燃烧器或其它燃烧源、作为加热的流体流使用、储存以备后用或以其他方 式使用、储存或被处理掉。在某些实施方式中，副产品流可传输至燃烧器或其它基于燃烧的 加热组件60以作为燃料流使用，例如用来至少加热燃料加工组件的制氢区域。在这样的实 施方式中，当副产品流通过燃烧器或其它加热组件燃烧时，副产品流可以(但不是必须)有足够的燃烧值以维持制氢区域在合适的制氢温度范围内，这也在本公开内容的范围内。以下情况在本公开内容的范围内，即响应于输出流20传输到纯化区域，或间歇 地，例如在分批过程中或当输出流的副产品部分至少暂时地保留在纯化区域时，副产品流 28可作为连续流从纯化区域射出。当纯化区域M产生副产品流观时，纯化区域可另外地 或选择性地被称为分离区域，因为该区域将(混合气)输出流20分离成富氢流沈和副产 品流观。纯化区域，当其存在时，可形成制氢组件12的一部分，或可与制氢组件12流体连 通，例如以从制氢组件12接收输出流。纯化区域M包括任何合适的装置或装置的组合，该装置或装置的组合适于降低 输出流20的至少一种组分的浓度。在大部分应用中，富氢流沈比输出流或混合的气流20 具有更高的氢气浓度。然而，以下情况也在本公开内容的范围内，即富氢流具有降低浓度的 存在于输出流20中的一种或多种非氢组分，还具有与输出流相同的氢的总浓度或甚至减 小的氢的总浓度。例如，在可使用产品氢流14的某些应用中，某些杂质或非氢组分比其它 的危害更大。作为具体的实例，在许多常规的燃料电池系统(如质子交换膜燃料电池系统) 中，如果一氧化碳以甚至百万分之几存在，一氧化碳也可损坏燃料电池堆；然而可存在于流 20中的其它非氢组分如水，即使以高得多的浓度存在，也不会损坏所述堆。因此，在这样的 应用中，对于产品氢流，合适的纯化区域可能不会增加氢的总浓度，但是它将降低对所期望 的应用有害或潜在有害的非氢组分的浓度。用于纯化区域M的合适装置的说明性的、非排他的实例包括一个或多个氢选择 性膜 30、化学的一氧化碳去除组件(chemical carbon monoxide removal assembly) 32 禾口 变压吸附系统38。以下情况在本公开内容的范围，即纯化区域对可包括多于一种类型的纯 化装置，而且这些纯化装置可具有相同的或不同的结构，和/或通过相同的或不同的机制 操作。正如讨论的，制氢燃料加工系统10可包括至少一个节流孔板或其它限流器，该节流 孔板或其它限流器在至少一个纯化区域的下游，例如，与产品氢流、富氢流和/或副产品流 中的一种或多种联接。氢选择性膜30对于氢气是可渗透的，但对于输出流20的其它组分，如果不是完全 地，至少基本上是不可渗透的。膜30可由适合用于纯化区域M操作的操作环境和操作参数 的任何氢可渗透的材料形成。膜30的合适材料的实例包括钯和钯合金，且尤其是这样的金 属和金属合金的薄膜。钯合金已经证实特别有效，尤其是带有35wt%至45wt%的铜的钯。 含有大约40wt%铜的钯铜合金已经证实特别有效，尽管在本公开内容范围内可使用其它相 关的浓度和组分。氢选择性膜通常非常薄，例如大约0. 001英寸厚度的薄箔。然而，以下情况在本公 开内容的范围内，即膜可由其它氢可渗透的和/或氢选择性的材料形成，这样的材料包括 不同于上述所讨论的那些金属和金属合金，以及非金属的材料和组合物，并且膜的厚度可 大于或小于上述讨论的厚度。例如，膜可制得更薄，氢气通量随之成比例地增加。减小膜的 厚度的合适机制的实例包括轧制、喷镀和蚀刻。多种膜、膜配置以及制备膜的方法的实例公 开在美国专利第6，221，117,6, 319，306和6，537，352号中，其完整的公开内容在此通过引 用方式并入。化学的一氧化碳去除组件32是这样的装置，所述装置使输出流20中的一氧化碳 和/或其它不期望的组分(如果存在于输出流20中)发生化学反应，以形成不是那样潜在有害的其它组分。化学的一氧化碳去除组件的实例包括水煤气变换反应器和将一氧化碳转 化为二氧化碳的其它装置，以及将一氧化碳和氢转化成甲烷和水的甲烷化催化剂床。以下 情况在本公开内容的范围内，即燃料加工系统10可包括多于一种类型和/或数量的化学去 除组件32。此外，化学去除组件可定位在或以其他方式包括在主体140的一个或多个室中， 主体140的一个或多个室与上游过程和下游过程流体连通。变压吸附(PSA)是一个化学过程，其中基于某些气体在适当的温度和压力条件下 会比其它气体更强地被吸附在吸附材料上的原理，气态杂质从输出流20中被移除。通常， 被吸附并且从输出流20中被移除的是杂质。利用PSA来氢气纯化的成功，是因为普通的杂 质气体(例如一氧化碳、二氧化碳、包括甲烷的烃以及氮气)在吸附材料上相对强的吸附。 氢气仅非常弱地吸附，且因此氢气穿过吸附床，而杂质保留在吸附材料上。诸如氨气、硫化 氢和水的杂质气体非常强地吸附在吸附材料上，并且和其它杂质一起从流20中被移除。如 果吸附材料将被再生，并且这些杂质存在于流20中，那么纯化区域M优选包括适于在流20 传输至吸附材料之前移除这些杂质的合适装置，因为使这些杂质解除吸附更困难。杂质气体的吸附发生在高压下。当压力减小时，杂质从吸附材料中解除吸附，从而 再生吸附材料。通常，PSA是一个循环过程并且需要至少两个床以连续(与分批相反)操 作。可用于吸附床的合适的吸附材料的实例是活性炭和沸石，尤其是5 A (5埃)的沸石。 吸附材料通常以小球、粒料或挤出物形式存在，并且放置在圆柱形压力容器中，该压力容器 使用常规的填充床配置。还可使用其它合适的吸附材料组合物、形式和配置。PSA系统38也提供有用于纯化区域M的装置实例，副产品或移除的组分在该装置 内并未与输出流的纯化同时发生地作为气流直接从纯化区域排出。相反，这些副产品组分 在吸附材料再生时被移除，或以其他方式从纯化区域移除。在图1中，纯化区域M显示在制氢组件12的下游。以下情况在公开内容的范围 内，即当存在时，区域M可选择性地形成制氢组件12的一部分，如图1中虚线所示意性地 说明的。在这样的实施方式中，分离区域可与封装在热传递主体140内的燃料加工组件的 其它部件一起，热集成于热传递主体140内。以下情况也在本公开内容的范围内，即纯化区 域M可包括制氢组件12内部的和外部的部分。在适于制造将被用作燃料电池堆的进料流或燃料流的产品氢流的制氢组件、或燃 料加工系统的上下文中，燃料加工组件可适于产生基本纯净的氢气或甚至纯的氢气。为了 本公开内容的目的，基本上纯净的氢气是指大于90%纯度的氢气，且可以是大于95%纯度 的、大于99%纯度的且甚至大于99. 5%纯度的氢气。用于制造至少基本上纯净的氢气流 的燃料加工组件和燃料加工系统的部件和配置的说明性的、非排他的实例，公开在美国专 利第 6，319，306,6, 221，117,5, 997，594,5, 861，137 号和美国专利公布第 2001/0045061、 2003/0192251,2003/0223926,2006/0090397 和 2007/0062116 号中。上述专利和专利申请 的完整公开内容在此以引用方式并入。如所讨论的，产品氢流14可被用于各种应用中，包括其中使用高纯度氢气的应 用。这样的应用的实例是作为燃料电池堆的燃料流或进料流。燃料电池堆是一种装置，该 装置自质子源如氢气和氧化剂源如氧气产生电位。因此，燃料电池堆可适合于接收产品氢 流14的至少一部分和氧气流(通常作为空气流被传输)，并可适于由其产生电流。这在图 17中示意性说明，在该图中，燃料电池堆以40指出，并且产生以41示意性说明的电流或电输出。在这样的配置中，燃料加工组件或燃料加工系统结合至燃料电池堆，由此产生的系统 可称为燃料电池系统42，因为它包括燃料电池堆和用于燃料电池堆的燃料源。以下情况在 本公开内容的范围内，即根据本公开内容的燃料加工组件、原料传输系统和加热组件，可用 于不包括燃料电池堆的应用中。燃料电池堆40含有至少一个且通常为多个的燃料电池44，燃料电池44适合于从 诸如空气、富氧空气或氧气的氧化剂和被传输至燃料电池44的产品氢流14的一部分制造 电流。燃料电池堆通常包括在普通端板48之间接合在一起的多个燃料电池，该端板48含 有流体传输/移出管道，尽管这种构造并不是所有实施方式所必需的。合适的燃料电池的 实例包括质子交换膜(PEM)燃料电池和碱性燃料电池。其它的燃料电池包括固体氧化物燃 料电池、磷酸燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池。由堆40产生的电流或电输出可用于满足至少一个相关的能耗装置46的能量需求 或外加的负荷。能耗装置46的说明性实例包括但不应当限于机动车、休闲车、建筑车辆或 工业车辆、小船或其它小型出海船舶、工具、灯组件或照明组件、器具(例如家用的或其它 器具)、家用住房或其它寓所、办公室或其它商业机构、电脑、信号或通讯设备、蓄电池充电 器等。类似地，燃料电池堆40可用于满足燃料电池系统42的动力需求，其可称为燃料电池 系统的辅助设备(balance-of-plant)动力需求。应理解，装置46在图17中为示意性说明， 并意图表示适合于从燃料电池系统提取电流的一个或多个装置、或装置的集合。燃料电池堆40可接收所有的产品氢流14。部分或全部的流14可另外地或选择性 地由合适的管道传输以用于另一个耗氢过程；用作燃料或用于供热而燃烧；或储存以备后 用。作为说明性的实例，可选择的氢存储装置50如图17所示。根据本公开内容的燃料加 工和/或燃料电池系统可以(但不是必须)包括至少一个氢存储装置。装置50适合于存 储至少部分的产品氢流14。例如，当堆40对氢气的需求少于燃料加工组件12的氢气输出 时，超出的氢气就可被存储在装置50中。合适的氢存储装置的说明性的实例包括氢化物床 和加压罐。尽管不要求，但是包括存储的氢气供给的燃料加工系统10或燃料电池系统42 的益处在于，在燃料加工组件12不能满足堆40的氢气要求或使用流14的其它应用的氢气 要求的情况下，这种供给可用以满足这些氢气需求。这些情况的实例包括当燃料加工组件 从冷态或去激活状态启动时、从空载状态逐渐加载(被加热和/或加压)时、为维护和维修 而停机时、以及当燃料电池堆或应用需要比由燃料加工组件可获得的最大产量还要大的氢 气流速时。另外地或选择性地，存储的氢气也可被用作可燃的燃料流，以加热燃料加工系统 或燃料电池系统。与燃料电池堆不直接联接的燃料加工系统仍然可包括至少一个氢存储装 置，由此使来自这些燃料加工系统的产品氢流也被储存以备后用。燃料电池系统42还可包括至少一个电池组52或其它合适的储能或储电装置，该 装置适合于储存由堆40产生的电位或功率输出。当电池组存在时，电池组可用以给用于加 热整体式主体的电加热器供电，如这里所讨论的。例如，根据本公开内容的燃料系统可配 置成与电池组一起给电加热器供电，以响应于主电源变得无法给能耗装置和/或电加热器 供电。可使用的其它储能装置的说明性的、非排他的实例包括飞轮和电容器，如超级电容器 (ultracapacitor)或超级电容器(supercapacitor)。与上述关于过量氢气的讨论类似，燃 料电池堆40可产生超过满足由装置46施加或外加的负荷所需要的功率输出的功率输出， 该负荷包括给燃料电池系统42供电所需要的负荷。更进一步地类似于上述关于过量氢气的讨论，这种过量的功率输出可用在燃料电池系统之外的其他应用上，和/或由燃料电池 系统储存以备后用。例如，电池组或其它存储装置可提供系统42在启动过程中所使用的电 力，或提供其中系统不产生电和/或氢气的其它应用所使用的电力。在图17中，流量调节 结构一般以M指出，并且示意地表示任何合适的歧管、阀、控制器、开关和类似物，用于选 择性地将氢和燃料电池堆的功率输出分别传输至装置50和电池组52中，并且将存储的氢 气和存储的功率输出从装置50和电池组52取出。根据本公开内容的燃料电池系统可作为备用电源系统使用。利用燃料电池堆的备 用电源系统的实例在美国专利申请序列号61/186，732中公开，该专利申请的完整的公开 内容在此以引用方式并入。下面列举的段落展示出，根据本公开内容描述发明的说明性的、非排他的方式。根 据本公开内容描述发明的其它方式也在本公开内容的范围内。Al—种制氢组件，包括热传导主体，该热传导主体具有一长度并且界定重整管道，该重整管道延伸穿过热传导主体；通向重整管道的进料入口，用于接收进料流进入重整管道；来自重整管道的重整产品出口，用于传输来自重整管道的含有氢气的重整产品气 流；燃烧器管道，该燃烧器管道延伸穿过热传导主体并且邻近重整管道；通向燃烧器管道的燃料-空气入口，用于接收燃料-空气流进入燃烧器管道；和来自燃烧器管道的排气出口，用于传输来自燃烧器管道的排气流；重整催化剂，该重整催化剂布置在重整管道中，并且配置成催化在重整温度范围 内经过吸热反应由进料流产生重整产品气流；燃烧催化剂，该燃烧催化剂布置在燃烧器管道中，并且配置成催化经过放热反应 的燃料-空气流的点火；以及燃料-空气混合结构，该燃料-空气混合结构布置在燃烧器管道中，并且配置成支 持燃料-空气流在燃烧器管道的邻近于燃料-空气入口的燃烧区域内燃烧；其中，热传导主体构造成，将由燃料-空气流在燃烧器管道中燃烧的放热反应产 生的热量从燃烧器管道传导至重整管道，以使重整催化剂维持在重整温度范围内。A2段落Al的制氢组件，其中，重整管道和燃烧器管道纵向延伸穿过热传导主体。A3段落A1-A2中任一个的制氢组件，其中，重整管道基本平行于燃烧器管道延伸。A4段落A1-A3中任一个的制氢组件，其中，燃烧区域仅延伸小于热传导主体的长 度的一半。A5段落A1-A4中任一个的制氢组件，其中，燃料-空气混合结构进一步配置成将燃 料-空气流的点火由燃烧催化剂向燃料-空气入口传播。A6段落A1-A5中任一个的制氢组件，其中，燃料-空气混合结构在燃烧催化剂与燃 烧区域之间延伸。A7段落A1-A6中任一个的制氢组件，其中，燃料-空气混合结构在燃烧催化剂与燃 料-空气入口之间延伸。A8段落A1-A5中任一个的制氢组件，其中，燃料-空气混合结构邻近排气出口和邻近燃料-空气入口延伸。A9段落A1-A5中任一个的制氢组件，其中，燃料-空气混合结构从邻近排气出口延 伸至邻近燃料-空气入口。AlO段落A9的制氢组件，其中，燃烧催化剂布置在燃料_空气混合结构的邻近排气 出口的部分上。All段落A9的制氢组件，其中燃烧催化剂仅布置在燃料-空气混合结构的邻近排 气出口的部分上，其中该部分延伸小于热传导主体的长度的八分之一。A12段落A9的制氢组件，其中燃烧催化剂仅布置在燃料_空气混合结构的邻近排 气出口的部分上，其中该部分延伸小于热传导主体的长度的四分之一。A13段落A1-A8中任一个的制氢组件，其中，燃烧催化剂布置在燃烧器管道的间隔 开的区域中。A14段落A1-A13中任一个的制氢组件，其中，燃料-空气混合结构配置成支持燃 料-空气流在燃烧器管道的燃烧区域内无焰燃烧。A15段落A1-A14中任一个的制氢组件，其中，燃料-空气混合结构包括多孔介质。A16段落A1-A15中任一个的制氢组件，其中，多孔介质包括陶瓷材料。A17段落A1-A16中任一个的制氢组件，其中，多孔介质包括金属材料。A18段落A1-A17中任一个的制氢组件，其中，多孔介质包括包装颗粒。A19段落A1-A18中任一个的制氢组件，其中，多孔介质包括纤维束。A20段落A1-A19中任一个的制氢组件，其中，多孔介质包括泡沫材料。A21段落A1-A20中任一个的制氢组件，其中，燃料-空气混合结构仅延伸穿过燃烧 区域。A22段落A1-A21中任一个的制氢组件，其中，燃烧催化剂布置在邻近排气出口的 燃烧器管道内。A23段落A1-A22中任一个的制氢组件，其中燃烧器管道由燃烧器管道壁界定，并 且其中燃烧催化剂仅布置在燃烧器管道壁的邻近排气出口的部分上。AM段落A23的制氢组件，其中，燃烧器管道壁的部分延伸小于热传导主体的长度 的八分之一。A25段落A23的制氢组件，其中，燃烧器管道壁的部分延伸小于热传导主体的长度 的四分之一。A26段落A1-A22中任一个的制氢组件，其中，燃烧催化剂布置在燃料_空气混合结 构上。A27段落A26的制氢组件，其中，燃烧催化剂布置在燃料_空气混合结构的间隔开 的区域上。A28段落A1-A27中任一个的制氢组件，其中，热传导主体进一步界定排气管道，该排气管道延伸穿过热传导主体并且邻近重整管道，其中，排气管道与 来自燃烧器管道的排气出口流体连通；通向排气管道的热排气入口，用于接收来自燃烧器管道的排气流；和来自排气管道的冷排气出口，用于传输来自排气管道的排气流；以及
其中，热传导主体构造成，将来自排气管道中的排气流的热量传导至重整管道，以 使重整催化剂维持在重整温度范围内。A^段落A28的制氢组件，其中，重整器管道和排气管道以相对于燃烧器管道成同 轴的模式而纵向延伸穿过热传导主体。A30段落Al-A^中任一个的制氢组件，进一步包括外部壳体；其中热传导主体以相对于外部壳体成间隔开的关系而至少部分地布置在外部壳 体内，以在热传导主体与外部壳体之间界定排气管道，其中排气管道与排气出口流体连通， 排气出口用于接收来自燃烧器管道的排气流；和其中，热传导主体构造成，将来自排气管道中的排气流的热量传导至重整管道，以 使重整催化剂维持在重整温度范围内。A31段落A1-A30中任一个的制氢组件，进一步包括端盖歧管；其中，热传导主体进一步界定蒸发器管道，该蒸发器管道纵向延伸穿过热传导主体并且邻近燃烧器管道，其中， 蒸发器管道与重整管道经由端盖歧管流体连通；通向蒸发器管道的蒸发器入口，用于从进料源接收进料流进入蒸发器管道；和来自蒸发器管道的蒸发器出口，用于经端盖歧管而将进料流传输至重整管道；以 及其中，热传导主体构造成，将由燃料-空气流在燃烧器管道中燃烧的放热反应产 生的热量从燃烧器管道传导至蒸发器管道，以蒸发进料流的液体部分。A32段落A1-A31中任一个的制氢组件，进一步包括电阻加热器，该电阻加热器相对于热传导主体而定位，以加热热传导主体。A33段落A32的制氢组件，其中，热传导主体构造成将热量从电阻加热器传导至重 整管道，以加热重整催化剂至重整温度范围内。A34段落A33的制氢组件，其中，制氢组件配置成响应于燃料-空气流在燃烧器 管道中的燃烧产生足以使重整催化剂维持在重整温度范围内的热量，而使电阻加热器去激 活。A35段落A33的制氢组件，其中，制氢组件配置成在预定的一段时间之后使电阻加 热器去激活。A36段落A32-A35中任一个的制氢组件，其中，热传导主体构造成将热量从电阻加 热器传导至燃烧器管道，以加热燃料-空气混合结构至点火温度，在该点火温度下燃烧催 化剂催化燃料-空气流的点火。A37段落A32-A36中任一个的制氢组件，其中，电阻加热器至少部分地环绕热传导主体。A38段落A32-A37中任一个的制氢组件，其中，热传导主体进一步界定加热器管 道；和其中，电阻加热器至少部分地定位在加热器管道中。A39段落A1-A38中任一个的制氢组件，其中，热传导主体至少部分地由挤压、机械加工、铸造、冲压、铜焊、烧结及焊接中的一种形成。A40段落A1-A39中任一个的制氢组件，其中，热传导主体由铝、铝合金、铜及铜合 金中的至少一种构造成。A41段落A1-A40中任一个的制氢组件，其中，热传导主体不是由钢构造成。A42段落A1-A41中任一个的制氢组件，其中，热传导主体的热导率为比钢的热导 率大至少50%、至少100%、至少200%、至少400%、至少800%及至少1，600%中的一个。A43段落A1-A42中任一个的制氢组件，其中，燃烧器管道沿着热传导主体的中心 纵轴延伸，并且重整器管道与燃烧器管道径向间隔开。A44段落A43的制氢组件，进一步包括至少一个端盖歧管；其中，重整器管道由以下界定第一重整器管道部分，该第一重整器管道部分延伸热传导主体的长度；和第二重整器管道部分，该第二重整器管道部分延伸热传导主体的长度，并且经由 至少一个端盖歧管而与第一重整器管道部分流体连通。A45段落A43的制氢组件，进一步包括至少一个端盖歧管；其中，热传导主体进一步界定蒸发器管道，该蒸发器管道纵向延伸穿过热传导主体并邻近燃烧器管道，并且与 燃烧器管道径向间隔开，其中，蒸发器管道与重整管道经由至少一个端盖歧管流体连通；通向蒸发器管道的蒸发器入口，用于从进料源接收进料流进入蒸发器管道；和离开蒸发器管道的蒸发器出口，用于经由至少一个端盖歧管而将进料流传输至重 整管道；以及其中，热传导主体构造成，将由燃料-空气流在燃烧器管道中燃烧的放热反应产 生的热量从燃烧器管道传导至蒸发器管道，以蒸发进料流的液体部分。A46段落A45的制氢组件，其中，重整器管道和蒸发器管道以相对于燃烧器管道成 同轴的模式而延伸穿过热传导主体。A47段落A44-A46中任一个的制氢组件，其中，至少一个端盖歧管包括第一端盖歧管和第二端盖歧管；其中，第二重整器管道部分延伸热传导主体的长度，并且经由第一端盖歧管而与 第一重整器管道部分流体连通；和其中，重整器管道进一步由第三重整器管道部分界定，该第三重整器管道部分延 伸热传导主体的长度，并且经由第二端盖歧管而与第二重整器管道部分流体连通。A48段落A1-A47中任一个的制氢组件，其中，热传导主体没有外部热传递翅片。A49段落A1-A48中任一个的制氢组件，其中，热传导主体由接合在一起的两个或 更多个部分构造成。A50段落A49的制氢组件，其中，该两个或更多个部分配置成选择性地分开。A51段落A49的制氢组件，其中，该两个或更多个部分不被配置成选择性地分开。A52段落A1-A51中任一个的制氢组件，其中，重整产品气流还含有其它气体，制氢 组件进一步包括
氢纯化组件，该氢纯化组件流体地结合至用于接收重整产品气流的重整产品出 口，其中氢纯化组件配置成将重整产品气流分离成渗透物流和副产品流，其中渗透物流具 有比重整产品气流浓度高的氢气和比重整产品气流浓度低的其它气体中的至少一种，并进 一步地，其中副产品流至少含有其它气体的大部分。A53段落A52的制氢组件，其中，氢纯化组件包括至少一种氢选择性膜。A54段落A52-A53中任一个的制氢组件，其中，氢纯化组件包括变压吸附组件。A55段落A52-AM中任一个的制氢组件，其中，氢纯化组件包括化学的一氧化碳去 除组件。A56段落A1-A55中任一个的制氢组件，其中，热传导主体包括整体式主体。A57段落A1-A55中任一个的制氢组件，其中，热传导主体为整体式主体。A58 一种使用段落A1-A57中任一个的制氢组件制造氢气的方法。A59 一种燃料电池系统，包括段落A1-A57中任一个的制氢组件；和燃料电池堆，该燃料电池堆与制氢组件的热传导主体的重整产品出口流体连通， 并且配置成由氧化剂和重整产品气流的氢气的至少一部分产生电输出，以给能耗装置供 H1^ οA60段落A59的燃料电池系统，其中，燃料电池系统配置成给能耗装置提供备用电 源，以响应于主电源变得不能给能耗装置供电。A61段落A59的燃料电池系统，进一步包括电阻加热器，该电阻加热器由主电源供电，并且相对于热传导主体而定位以加热 热传导主体，其中，热传导主体构造成将热量从电阻加热器传导至重整管道，以在主电源可 获得的期间加热重整催化剂至重整温度范围内；其中，燃料电池系统配置成激活将燃料-空气流传输至燃烧器管道，以响应于主 电源变得不能给电阻加热器供电。A62段落A61的燃料电池系统，其中，电阻加热器至少部分地环绕热传导主体。A63段落A61的燃料电池系统，其中，热传导主体进一步界定加热器管道；和其中，电阻加热器至少部分地定位在加热器管道中。A64段落A60的燃料电池系统，进一步包括电池组；以及电阻加热器，该电阻加热器可选择地由电池组供电，并且相对于热传导主体而定 位以加热热传导主体，其中，热传导主体构造成将热量从电阻加热器传导至重整管道，以加 热重整催化剂至重整温度范围内；其中，燃料电池系统配置成用电池组给电阻加热器供电，并且激活燃料-空气流 至燃烧器管道的传输，以响应于主电源变得不能给能耗装置供电。A65 一种使用段落A59-A64中任一个的燃料电池系统产生电输出的方法。Bl 一种制造氢气的方法，该方法包括传输燃料-空气流至燃烧器管道，该燃烧器管道延伸穿过具有一长度的热传导主 体；
由布置在燃烧器管道中的燃烧催化剂催化燃烧器管道中的燃料-空气流的点火；支持燃料-空气流在燃烧器管道的燃烧区域内燃烧，以产生排气流；传输进料流至重整器管道，该重整器管道延伸穿过热传导主体并且邻近燃烧器管 道；将由燃料-空气流在燃烧器管道中燃烧的放热反应产生的热量传导至重整管道；由重整器管道中的重整催化剂催化由进料流产生含有氢气的重整产品气流；以及至少部分地由从燃烧器管道传导的热量将重整催化剂维持在重整温度范围内。B2段落Bl的方法，其中，重整管道和燃烧器管道纵向延伸穿过热传导主体。B3段落B1-B2中任一个的方法，其中，重整管道基本平行于燃烧器管道延伸。B4段落B1-B3中任一个的方法，其中，燃烧区域仅延伸小于燃烧器管道的长度的 一半。B5段落B1-B4中任一个的方法，其中，燃料-空气混合结构布置在燃烧器管道中， 并且配置成支持燃料-空气流在燃烧器管道的燃烧区域内燃烧。B6段落B5的方法，其中，燃料-空气混合结构进一步配置成将燃料_空气流的点 火由燃烧催化剂向燃料-空气入口传播。 B7段落B5-B6中任一个的方法，其中，燃料-空气混合结构在燃烧催化剂与燃烧区 域之间延伸。B8段落B5-B7中任一个的方法，其中，燃料-空气混合结构在燃烧催化剂与燃 料-空气入口之间延伸。B9段落B5-B8中任一个的方法，其中，燃料_空气混合结构邻近来自燃烧器管道的 排气出口和邻近燃料-空气入口延伸。BlO段落B9的方法，其中，燃料-空气混合结构从邻近排气出口延伸至邻近燃 料-空气入口。Bll段落BlO的方法，其中，燃烧催化剂布置在燃料_空气混合结构的邻近排气出 口的部分上。B12段落BlO的方法，其中燃烧催化剂仅布置在燃料-空气混合结构的邻近排气出 口的部分上，其中该部分延伸小于热传导主体的长度的八分之一。B13段落BlO的方法，其中燃烧催化剂仅布置在燃料-空气混合结构的邻近排气出 口的部分上，其中该部分延伸小于热传导主体的长度的四分之一。B14段落B5-B9中任一个的方法，其中，燃烧催化剂布置在燃烧器管道的间隔开的 区域中。B15段落B5-B14中任一个的方法，其中，燃料-空气混合结构配置成支持燃料_空 气流在燃烧器管道的燃烧区域内无焰燃烧。B16段落B5-B15中任一个的方法，其中，燃料-空气混合结构包括多孔介质。B17段落B5-B16中任一个的方法，其中，多孔介质包括陶瓷材料。B18段落B5-B17中任一个的方法，其中，多孔介质包括金属材料。B19段落B5-B18中任一个的方法，其中，多孔介质包括包装颗粒。B20段落B5-B19中任一个的方法，其中，多孔介质包括纤维束。B21段落B5-B20中任一个的方法，其中，多孔介质包括泡沫材料
B22段落B5-B21中任一个的方法，其中，支持燃烧包括由燃料-空气混合结构支持 在燃烧器管道的一部分内燃烧，该一部分延伸小于燃烧器管道的长度的一半。B23段落B5-B21中任一个的方法，其中，燃料-空气混合结构仅延伸穿过燃烧区 域。BM段落B1-B23中任一个的方法，其中，燃烧催化剂布置在邻近来自燃烧器管道 的排气出口的燃烧器管道内。B25段落Bl-BM中任一个的方法，其中燃烧器管道由燃烧器管道壁界定，并且其 中燃烧催化剂仅布置在燃烧器管道壁的邻近来自燃烧器管道的排气出口的部分上。B^段落B25的方法，其中，该燃烧器管道壁的部分延伸小于燃烧器管道的长度的 八分之一。B27段落B25的方法，其中，该燃烧器管道壁的部分延伸小于燃烧器管道的长度的 四分之一。B28段落B25的方法，其中，燃烧催化剂布置在燃烧器管道壁的间隔开的区域上。B29段落Bl-B^中任一个的方法，进一步包括将排气流从燃烧器管道传输至排气管道，该排气管道延伸穿过热传导主体并且邻 近燃烧器管道；和将来自排气管道中的排气流的热量传导至重整管道。B30段落B29的方法，其中，重整器管道和排气管道以相对于燃烧器管道成同轴的 模式而纵向延伸穿过热传导主体。B31段落Bl-B^中任一个的方法，其中热传导主体以相对于外部壳体成间隔开的关系而至少部分地布置在外部壳 体内，以在热传导主体与外部壳体之间界定排气管道，该方法进一步包括将排气流从燃烧器管道传输至排气管道；和将来自排气管道中的排气流的热量传导至重整管道。B32段落B1-B31中任一个的方法，进一步包括在传输进料流至重整器管道之前，在蒸发器管道内蒸发进料流的液体部分，该蒸 发器管道延伸穿过热传导主体并且邻近燃烧器管道；和将由燃料-空气流在燃烧器管道中燃烧的放热反应产生的热量传导至蒸发器管 道。B33段落B32的方法，其中，重整器管道和蒸发器管道以相对于燃烧器管道成同轴 的模式而纵向延伸穿过热传导主体。B34段落B32-B33中任一个的方法，其中，蒸发器管道经由结合至热传导主体的端 盖歧管与重整器管道流体连通。B35段落B1-B34中任一个的方法，进一步包括在传输进料流之前，用电阻加热器加热热传导主体。B36段落B35的方法，进一步包括将由电阻加热器产生的热量传导至重整管道，并加热重整催化剂至在重整温度范 围内。B37段落B35-B36中任一个的方法，进一步包括
响应于燃料-空气流在燃烧器管道中的燃烧产生足以使重整催化剂维持在重整 温度范围内的热量，而使电阻加热器去激活。B38段落B35-B36中任一个的方法，进一步包括在预定的一段时间之后使电阻加热器去激活。B39段落B25-B38中任一个的方法，进一步包括将由电阻加热器产生的热量传导至燃烧器管道，并且加热燃烧催化剂至点火温 度，在该点火温度下燃烧催化剂催化燃料-空气流的点火。B40段落B35-B39中任一个的方法，其中，电阻加热器至少部分地环绕热传导主体。B41段落B35-B39中任一个的方法，其中，电阻加热器至少部分地定位在由热传导 主体界定的加热器管道中。B42段落B1-B41中任一个的方法，其中，热传导主体至少部分地由挤压、机械加 工、铸造、冲压、铜焊、烧结及焊接中的一种形成。B43段落B1-B42中任一个的方法，其中，热传导主体由铝、铝合金、铜及铜合金中 的至少一种构造成。B44段落B1-B43中任一个的方法，其中，热传导主体不是由钢构造成。B45段落B1-B44中任一个的方法，其中，热传导主体的热导率为比钢的热导率大 至少50 %、至少100 %、至少200 %、至少400 %、至少800 %及至少1，600 %中的一种。B46段落B1-B45中任一个的方法，其中，燃烧器管道沿着热传导主体的中心纵轴 延伸，并且重整器管道与燃烧器管道径向间隔开。B47段落B46的方法，其中，重整器管道由以下界定第一重整器管道部分，该第一重整器管道部分延伸热传导主体的长度；第二重整器管道部分，该第二重整器管道部分延伸热传导主体的长度，并且经由 结合至热传导主体的端盖歧管而与第一重整器管道部分流体连通。B48段落B1-B47中任一个的方法，其中，热传导主体没有外部热传递翅片。B49段落B1-B48中任一个的方法，其中，热传导主体由接合在一起的两个或更多 个部分构造成。B50段落B49的方法，其中，该两个或更多个部分配置成选择性地分开。B51段落B49的方法，其中，该两个或更多个部分不配置成选择性地分开。B52段落B1-B51中任一个的方法，其中，重整产品气流还含有其它气体，该方法进 一步包括在传输重整产品气流至氢纯化组件之后；以及由氢纯化组件将重整产品气流分离成渗透物流和副产品流，其中渗透物流具有比 重整产品气流浓度高的氢气和比重整产品气流浓度低的其它气体中的至少一种，并进一步 地，其中副产品流至少含有其它气体的大部分。B53段落B52的方法，其中，氢纯化组件包括至少一种氢选择性膜。B54段落B52-B53中任一个的方法，其中，氢纯化组件包括变压吸附组件。B55段落B52-BM中任一个的方法，其中，氢纯化组件包括化学的一氧化碳去除组件。B56 一种给能耗装置供电的方法，包括段落B1-B55中任一个的方法；和将重整产品流的氢气的至少一部分传输至燃料电池堆，该燃料电池堆配置成由氧 化剂和氢气产生电输出，以给能耗装置供电。B57段落B58的方法，其中，传输燃料-空气流和传输进料流以响应于主电源变得不能给能耗装置供 H1^ οB58段落B57的方法，进一步包括在主电源变得不能给能耗装置供电之前，使用由主电源供电的电阻加热器来加热 热传导主体。B59段落B57的方法，进一步包括响应于主电源变得不能给能耗装置供电，而使用由电池组供电的电阻加热器来加 热热传导主体。B60段落B58-B59中任一个的方法，其中，电阻加热器至少部分地环绕热传导主体。B61段落B58-B59中任一个的方法，其中，电阻加热器至少部分地定位在延伸入热 传导主体的加热器管道中。B62段落B1-B61中任一个的方法，其中，热传导主体包括整体式主体。B63段落B1-B61中任一个的方法，其中，热传导主体为整体式主体。如果在此以引用方式并入的任何一个参考文献以某种方式定义术语，或要么与非 并入的本申请内容不一致，要么与任何一个其它的并入的参考文献不一致，则以非并入的 本申请内容为准，其中所使用的术语或术语组仅根据定义有该术语或术语组的专利文件为 准。以上陈述的公开内容包括具有独立效用的多个独特的发明。虽然这些发明中的每 一个是以优选的形式或方法公开，但在这里公开和说明的具体替代物、实施方式和/或其 方法不应当视为是以限定的含义，因为许多变体是可能的。本公开内容包括由这里所公开 的不同元件、特征、功能、性能、方法和/或步骤的所有新颖的和非明显的组合以及子组合。 类似地，在任何的以上公开内容或下述权利要求叙述“一种(a)”和“第一(a first)”元件、 方法步骤或其等同物的地方，这样的公开内容或权利要求应当理解为包括一个或多个这样 的元件或步骤，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件或步骤。以特征、功能、元件、性能、步骤和/或方法的不同组合与子组合体现的发明，可能 在相关的申请中通过提出新的权利要求而要求保护。无论它们是涉及不同的发明还是涉及 相同的发明；无论是不同于、宽于、窄于还是等同于原始权利要求的范围，这样的新权利要 求还是视为包括在本公开内容的主题之内。工业实用性这里公开的制氢组件、燃料电池系统、制造氢气的方法以及给能耗装置供电的方 法可应用于制氢工业和能量生产工业，包括燃料电池工业。
权利要求
1.一种制氢组件，包括热传导主体，所述热传导主体界定燃烧器管道，所述燃烧器管道沿着所述热传导主体的中心纵轴延伸并且穿过所述热传 导主体；通向所述燃烧器管道的燃料-空气入口，用于接收燃料-空气流进入所述燃烧器管道；和来自所述燃烧器管道的排气出口，用于传输来自所述燃烧器管道的排气流； 重整管道，所述重整管道纵向延伸穿过所述热传导主体，并且与所述燃烧器管道径向 间隔开并相邻；通向所述重整管道的进料入口，用于接收进料流进入所述重整管道；和 来自所述重整管道的重整产品出口，用于传输来自所述重整管道的含有氢气的重整产 品气流；重整催化剂，所述重整催化剂布置在所述重整管道中，并且配置成催化在重整温度范 围内经过吸热反应由所述进料流产生所述重整产品气流；燃烧催化剂，所述燃烧催化剂布置在所述燃烧器管道中，并且配置成催化经过放热反 应的所述燃料-空气流的点火；和燃料-空气混合结构，所述燃料-空气混合结构布置在所述燃烧器管道中，并且配置 成支持所述燃料-空气流在所述燃烧器管道的邻近于所述燃料-空气入口的燃烧区域内燃 烧；以及其中，所述热传导主体构造成，将由所述燃料-空气流在所述燃烧器管道中燃烧的放 热反应产生的热量从所述燃烧器管道传导至所述重整管道，以使所述重整催化剂维持在所 述重整温度范围内。
2.如权利要求1所述的制氢组件，其中，所述热传导主体包括具有一长度的整体式主体，其中所述燃烧器管道和所述重整管道延伸所述整体式主体 的长度，并且纵向延伸穿过所述整体式主体；以及至少一个端盖歧管，所述至少一个端盖歧管结合至所述整体式主体。
3.如权利要求2所述的制氢组件，其中，所述重整器管道由以下界定第一重整器管道部分，所述第一重整器管道部分延伸所述整体式主体的长度；和 第二重整器管道部分，所述第二重整器管道部分延伸所述整体式主体的长度，并且经 由所述至少一个端盖歧管与所述第一重整器管道部分流体连通。
4.如权利要求3所述的制氢组件，其中，所述第一重整器管道部分和所述第二重整器 管道部分以相对于所述燃烧器管道成同轴的模式而延伸穿过所述整体式主体。
5.如权利要求3所述的制氢组件，其中，所述至少一个端盖歧管包括第一端盖歧管和第二端盖歧管； 其中，所述第二重整器管道部分延伸所述整体式主体的长度，并且经由所述第一端盖 歧管与所述第一重整器管道部分流体连通；和其中，所述重整器管道进一步由第三重整器管道部分界定，所述第三重整器管道部分 延伸所述整体式主体的长度，并且经由所述第二端盖歧管与所述第二重整器管道部分流体 连通。
6.如权利要求2所述的制氢组件，其中，所述热传导主体进一步界定蒸发器管道，所述蒸发器管道纵向延伸穿过所述整体式主体并邻近所述燃烧器管道， 并且与所述燃烧器管道径向间隔开，其中，所述蒸发器管道与所述重整管道经由所述至少 一个端盖歧管流体连通；通向所述蒸发器管道的蒸发器入口，用于从进料源接收所述进料流进入所述蒸发器管 道；和来自所述蒸发器管道的蒸发器出口，用于经由所述至少一个端盖歧管而将所述进料流 传输至所述重整管道；以及其中，所述热传导主体构造成，将由所述燃料-空气流在所述燃烧器管道中燃烧的放 热反应产生的热量从所述燃烧器管道传导至所述蒸发器管道，以蒸发所述进料流的液体部 分。
7.如权利要求6所述的制氢组件，其中，所述重整器管道和所述蒸发器管道以相对于 所述燃烧器管道成同轴的模式而延伸穿过所述整体式主体。
8.如权利要求6所述的制氢组件，其中，所述至少一个端盖歧管包括第一端盖歧管和第二端盖歧管；其中，所述重整器管道由以下界定第一重整器管道部分，所述第一重整器管道部分延伸所述整体式主体的长度；和第二重整器管道部分，所述第二重整器管道部分延伸所述整体式主体的长度，并且经 由所述第二端盖歧管与所述第一重整器管道部分流体连通；以及其中，所述蒸发器管道与所述第一重整器管道部分经由所述第一端盖歧管流体连通。
9.如权利要求8所述的制氢组件，其中，所述第一重整器管道部分、所述第二重整器管 道部分以及所述蒸发器管道，以相对于所述燃烧器管道成同轴的模式而延伸穿过所述整体 式主体。
10.如权利要求8所述的制氢组件，其中，所述重整器管道进一步由第三重整器管道部分界定，所述第三重整器管道部分 延伸所述整体式主体的长度，并且经由所述第一端盖歧管与所述第二重整器管道部分流体 连通。
11.如权利要求10所述的制氢组件，其中，所述第一重整器管道部分、所述第二重整器 管道部分、所述第三重整器管道部分以及所述蒸发器管道，以相对于所述燃烧器管道成同 轴的模式而延伸穿过所述整体式主体。
12.如权利要求1所述的制氢组件，进一步包括电阻加热器，所述电阻加热器相对于所述热传导主体而定位，以加热所述热传导主体。
13.如权利要求12所述的制氢组件，其中，所述热传导主体构造成将热量从所述电阻 加热器传导至所述重整管道，以加热所述重整催化剂至所述重整温度范围内。
14.如权利要求12所述的制氢组件，其中，所述制氢组件配置成响应于所述燃料-空 气流在所述燃烧器管道中燃烧产生足以使所述重整催化剂维持在所述重整温度范围内的 热量，而使所述电阻加热器去激活。
15.如权利要求12所述的制氢组件，其中，所述制氢组件配置成在预定的一段时间之后使所述电阻加热器去激活。
16.如权利要求12所述的制氢组件，其中，所述热传导主体构造成将热量从所述电阻 加热器传导至所述燃烧器管道，以加热所述燃料-空气混合结构至点火温度，在所述点火 温度下所述燃烧催化剂催化所述燃料-空气流的点火。
17.如权利要求12所述的制氢组件，其中，所述电阻加热器至少部分地环绕所述热传 导主体。
18.如权利要求12所述的制氢组件，其中，所述热传导主体进一步界定加热器管道；和其中，所述电阻加热器至少部分地定位在所述加热器管道中。
19.如权利要求1所述的制氢组件，其中，所述重整产品气流还含有其它气体，所述制 氢组件进一步包括氢纯化组件，所述氢纯化组件流体地结合至用于接收所述重整产品气流的所述重整产 品出口，其中所述氢纯化组件配置成将所述重整产品气流分离成渗透物流和副产品流，其 中所述渗透物流具有比所述重整产品气流浓度高的氢气和比所述重整产品气流浓度低的 其它气体中的至少一种，并进一步地，其中所述副产品流至少含有所述其它气体的大部分。
20.如权利要求1所述的制氢组件，其中，所述燃料-空气混合结构进一步配置成将所 述燃料-空气流的点火由所述燃烧催化剂向所述燃料-空气入口传播。
21.如权利要求1所述的制氢组件，其中，所述燃料-空气混合结构从邻近所述排气出 口延伸至邻近所述燃料-空气入口。
22.如权利要求21所述的制氢组件，其中，所述燃烧催化剂仅布置在所述燃料-空气混 合结构的邻近所述排气出口的部分上，其中所述部分延伸小于所述热传导主体的长度的八 分之一。
23.如权利要求1所述的制氢组件，其中，所述燃料-空气混合结构配置成支持所述燃 料-空气流在所述燃烧器管道的燃烧区域内无焰燃烧。
24.如权利要求1所述的制氢组件，其中，所述燃烧器管道由燃烧器管道壁界定，并且 其中所述燃烧催化剂仅布置在所述燃烧器管道壁的邻近所述排气出口的部分上。
25.如权利要求1所述的制氢组件，其中，所述热传导主体进一步界定排气管道，所述排气管道延伸穿过所述热传导主体并且邻近所述重整管道，其中，所述 排气管道与来自所述燃烧器管道的所述排气出口流体连通；通向所述排气管道的热排气入口，用于接收来自所述燃烧器管道的所述排气流；和来自所述排气管道的冷排气出口，用于传输来自所述排气管道的所述排气流；以及其中，所述热传导主体构造成，将来自所述排气管道中的所述排气流的热量传导至所 述重整管道，以使所述重整催化剂维持在所述重整温度范围内。
26.一种燃料电池系统，包括权利要求1所述的制氢组件；和燃料电池堆，所述燃料电池堆与所述制氢组件的热传导主体的重整产品出口流体连 通，并且配置成由氧化剂和所述重整产品气流的氢气的至少一部分产生电输出，以给能耗 装置供电。
27.如权利要求沈所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池系统配置成给所述能耗 装置提供备用电源，以响应于主电源变得不能给所述能耗装置供电。
28.一种制氢组件，包括整体式主体，所述整体式主体具有一长度并且界定 重整管道，所述重整管道延伸穿过所述整体式主体； 通向所述重整管道的进料入口，用于接收进料流进入所述重整管道； 来自所述重整管道的重整产品出口，用于传输来自所述重整管道的含有氢气的重整产 品气流；燃烧器管道，所述燃烧器管道延伸穿过所述整体式主体并且邻近所述重整管道； 通向所述燃烧器管道的燃料-空气入口，用于接收燃料-空气流进入所述燃烧器管道；和来自所述燃烧器管道的排气出口，用于传输来自所述燃烧器管道的排气流； 重整催化剂，所述重整催化剂布置在所述重整管道中，并且配置成催化在重整温度范 围内经过吸热反应由所述进料流产生所述重整产品气流；燃烧催化剂，所述燃烧催化剂布置在所述燃烧器管道中，并且配置成催化经过放热反 应的所述燃料-空气流的点火；以及燃料-空气混合结构，所述燃料-空气混合结构布置在燃烧器管道中，并且配置成支持 所述燃料-空气流在所述燃烧器管道的邻近于所述燃料-空气入口的燃烧区域内燃烧；其中，所述整体式主体构造成，将由所述燃料-空气流在所述燃烧器管道中燃烧的放 热反应产生的热量从所述燃烧器管道传导至所述重整管道，以使所述重整催化剂维持在所 述重整温度范围内。
29.一种制造氢气的方法，所述方法包括传输燃料-空气流至燃烧器管道，所述燃烧器管道延伸穿过热传导主体； 由布置在所述燃烧器管道中的燃烧催化剂催化所述燃烧器管道中的所述燃料-空气 流的点火；支持所述燃料-空气流在所述燃烧器管道的燃烧区域内燃烧，以产生排气流； 传输进料流至重整器管道，所述重整器管道延伸穿过所述热传导主体并且邻近所述燃 烧器管道；将由所述燃料-空气流在所述燃烧器管道中燃烧的放热反应产生的热量传导至所述重整管道；由所述重整器管道中的重整催化剂催化由所述进料流产生含有氢气的重整产品气流；以及至少部分地由从所述燃烧器管道传导的热量将所述重整催化剂维持在重整温度范围内。
30.如权利要求四所述的方法，其中，所述燃烧器管道沿着所述热传导主体的中心纵 轴延伸，并且所述重整器管道与所述燃烧器管道径向间隔开。
31.如权利要求四所述的方法，进一步包括在传输所述进料流至所述重整器管道之前，在蒸发器管道内蒸发所述进料流的液体部 分，所述蒸发器管道延伸穿过所述热传导主体并且邻近所述燃烧器管道；和将由所述燃料-空气流在所述燃烧器管道中燃烧的放热反应产生的热量传导至所述 蒸发器管道。
32.如权利要求31所述的方法，其中，所述燃烧器管道沿着所述热传导主体的中心纵 轴延伸，并且其中所述重整器管道和所述蒸发器管道以相对于所述燃烧器管道成同轴的模 式而纵向延伸穿过所述热传导主体。
33.如权利要求四所述的方法，进一步包括在所述催化所述燃料-空气流的点火之后，并且在所述支持所述燃料-空气流在所述 燃烧区域内燃烧之前，将所述燃料-空气流的点火由所述燃烧催化剂向燃料-空气入口传 播至所述燃烧器管道，并进入所述燃烧区域。
34.如权利要求33所述的方法，其中，所述燃烧催化剂邻近来自所述燃烧器管道的排 气出口布置，并且所述燃烧区域邻近通向所述燃烧器管道的所述燃料-空气入口。
全文摘要
制氢组件、包括该制氢组件的燃料电池系统、制造氢气的方法以及给能耗装置供电的方法。制氢组件可包括整体式主体，该整体式主体至少界定重整管道和燃烧器管道，在重整管道内进料流被催化成含有氢气的重整产品气流，在燃烧器管道内燃料-空气流燃烧。整体式主体将由燃烧的放热反应产生的热量从燃烧器管道传导至重整器管道。在某些制氢组件中，整体式主体进一步界定蒸发器管道，在该蒸发器管道内进料流的液体部分在传输至重整器管道之前蒸发，并且整体式主体将热量从燃烧器管道传导至蒸发器管道。制氢组件可并入到配置成给能耗装置供电的燃料电池系统中。
文档编号H01M8/22GK102132450SQ200980133472
公开日2011年7月20日 申请日期2009年8月25日 优先权日2008年8月26日
发明者柯蒂斯·雷恩, 欧阳洵, 瑞安·托马斯·斯图尔科, 陈真 申请人:益达科技有限责任公司